DENIS FELIPE SCHLINDWEIN
AVALIAÇÃO DE DESEMPENHO DO CONCRETO AUTO
ADENSÁVEL (CAA) COM UTILIZAÇÃO DE RESÍDUO DE
CONSTRUÇÃO CIVIL (RCC)
Ijuí 2018
AVALIAÇÃO DE DESEMPENHO DO CONCRETO AUTO
ADENSÁVEL (CAA) COM UTILIZAÇÃO DE RESÍDUO DE
CONSTRUÇÃO CIVIL (RCC)
Trabalho de Conclusão de Curso de Engenharia Civil apresentado como requisito parcial para obtenção do título de Engenheiro Civil.
Orientador: Prof. Me. Lucas Fernando Krug
Ijuí /RS 2018
AVALIAÇÃO DE DESEMPENHO DO CONCRETO AUTO
ADENSÁVEL (CAA) COM A UTILIZAÇÃO DE RESÍDUO DE
CONSTRUÇÃO CIVIL (RCC)
Este Trabalho de Conclusão de Curso foi julgado adequado para a obtenção do título de ENGENHEIRO CIVIL e aprovado em sua forma final pelo professor orientador e pelo membro da banca examinadora.
Ijuí, 12 de julho de 2018
Prof. Me Lucas Fernando Krug Mestre pela Universidade do Vale do Rio dos Sinos - Orientador Prof. Me. Lia Geovana Sala Coordenador do Curso de Engenharia Civil/UNIJUÍ BANCA EXAMINADORA
Prof. Me Diorges Carlos Lopes (UNIJUÍ) Mestre pela Universidade Federal de Santa Maria
Prof. Me Lucas Fernando Krug (UNIJUÍ) Mestre pela Universidade do Vale do Rio dos Sinos
Aos meus pais e irmãos, sem vocês nada disso seria possível e nem teria sentido.
Aos meus pais Lotário e Terezinha por todo empenho e dedicação que despenderam para que essa etapa da minha vida pudesse ser concluída com êxito, pelas palavras de apoio e por sempre acreditarem em mim;
Aos meus irmãos Ana, Jonas e Denise, por serem um ombro amigo nas horas de aflição, me incentivando a cada momento e por vezes me lembrando que eu era capaz quando eu mesmo duvidava disto;
A minha namorada Nathani Feldens pelo apoio incondicional, pelas tardes, noites e madrugadas de estudo, pelos puxões de orelha pela companhia nas horas boas e ruins e por dividir conhecimento mesmo quando o entendimento por parte deste que vos escreve era custoso;
Aos meus queridos colegas e acima de tudo amigos Lucas Knechtel, Cassiana Cavinato, Caroline Hepp, Augusto Ávila, Luiza Scortegagna, Vinícius Lucian e Kelin Zanetti pelas horas de diversão e estudo.
Ao meu grande amigo Jeferson Castro, o qual sempre estendeu a mão quando necessário e o qual tenho como um grande irmão que a vida me trouxe.
A minha sogra e sogro Andréia e Diego Dalsasso pelo auxílio que me deram quando mais precisei, pelas horas de agradável convivência e pelas viagens.
Aos meus “avós emprestados” Valdir e Maria Andrade, por me acolherem como “seu neto”, pelos almoços de domingo e por serem minha segunda família.
Ao meu orientador Lucas Krug, o qual reservou tempo em seu apertado cronograma para me atender, por todo empenho em passar conhecimento, por propor o tema deste trabalho e oferecer os subsídios necessários a realização do mesmo, e ainda, por acreditar no meu potencial para realizar um estudo tão trabalhoso e complexo.
Ao laboratorista Luiz Donatto e ao estagiário Stéfano Viecili por partilhar conhecimento, pelo apoio nos ensaios e pelo chimarrão das manhãs no laboratório.
A UNIJUI por toda estrutura cedida durante a graduação e principalmente por oferecer a estrutura de laboratório para que este trabalho fosse possível.
Aos meus demais amigos, professores, colegas e a todos que de certa forma me ajudaram a chegar até aqui, sendo que seria impossível nomear e agradecer a todos nesse breve espaço, meu muito obrigado a todos vocês.
O sucesso nasce do querer, da determinação e persistência em se chegar a um objetivo.
SCHLINDWEIN, D. F. AVALIAÇÃO DE DESEMPENHO DO CONCRETO AUTO ADENSÁVEL (CAA) COM UTILIZAÇÃO DE RESIDUO DE CONSTRUÇÃO CIVIL (RCC). 2018. Trabalho de Conclusão de Curso. Curso de Engenharia Civil, Universidade Regional do Noroeste do Estado do Rio Grande do Sul – UNIJUÍ, Ijuí, 2018.
Com a evolução da construção civil surgiu a necessidade de pesquisa e desenvolvimento de novas tecnologias ligadas ao uso do concreto, junto com esse avanço ocorreu o aumento da taxa de resíduos de construção civil, o que levou a um debate e busca de meios que venham a diminuir esses impactos no meio ambiente. Tendo em vista essas duas situações buscou-se um estudo utilizando métodos de dosagem já conhecidos para a obtenção de CAA, porém com uma substituição parcial do agregado graúdo por RCC, buscando assim elaborar um concreto de alto desempenho. Aplicando o método proposto por Tutikian (2004), foi dosado o concreto no LEC da UNIJUÍ, sendo utilizado para isso como aglomerante Cimento Portland CP V ARI, agregado miúdo, sendo este último dividido em areia fina e areia média, agregado graúdo (brita 0), aditivo superplastificante, fornecido pela empresa MCBauchemie, além do RCC em substituição parcial do agregado graúdo nas proporções de 10% e 20%. Foram executadas misturas de 3 traços, sendo um rico 1:3,5 um médio 1:5 e um pobre 1:6,5 e para cada um dos traços foi executado uma mistura referência, a qual não levou adição de agregado reciclado, além desta, mais duas misturas, as quais o agregado graúdo teve substituição de 10% e 20% do total de sua massa em relação a mistura referência. Em geral as propriedades do estado fresco se alteraram principalmente pela quantidade de água adicionada na mistura, no estado endurecido a influência dessa água ficou evidente, principalmente na queda de rendimento na resistência mecânica.
SCHLINDWEIN, D. F. EVALUATION OF PERFORMANCE OF THE SELF-COMPACTING CONCRETE WITH USE OF CIVIL CONSTRUCTION WASTE. 2018. Trabalho de Conclusão de Curso. Curso de Engenharia Civil, Universidade Regional do Noroeste do Estado do Rio Grande do Sul – UNIJUÍ, Ijuí, 2018.
With the evolution of civil construction the need for research and development of new technologies related to the use of concrete arose, along with this advance occurred the increase of the rate of civil construction waste, which led to a debate and search of means that come to these impacts on the environment. In view of these two situations, a study was performed using already known dosage methods to obtain CAA, but with a partial replacement of the aggregate by RCC, in order to elaborate a high-performance concrete. Applying the method proposed by Tutikian (2004), the concrete was dosed in the Laboratory of Civil Engineering of UNIJUÍ, using as a binder Portland cement CP V ARI, small aggregate, the latter being divided into fine sand and medium sand, aggregate (gravel 0), superplasticizing additive MC-PowerFlow1160, supplied by MCBauchemie, in addition to RCC in partial replacement of the aggregate in proportions of 10% and 20%. Three-stroke mixtures were performed, a rich 1: 3.5 was a 1: 5 medium and a poor 1: 6.5 and for each of the traces was performed a reference mixture, which did not lead addition of recycled aggregate, in addition of this, plus two mixtures, in which the large aggregate replaced 10% and 20% of the total mass in relation to the reference mixture. In general the properties of the fresh state were altered mainly by the amount of water added in the mixture, in the hardened state the influence of this water was evident, mainly in the fall of yield in the mechanical resistance.
Figura 01: Comportamento dos Fluidos Newtonianos e de Binghan...27
Figura 02: Etapas para dosagem pelo método de Tutikian...34
Figura 03: Delineamento de pesquisa...37
Figura 04: Teste do Teor de Argamassa...41
Figura 05: Execução do Slump Flow Test e Slump T50...43
Figura 06: Execução do Ensaio da Calha L...46
Figura 07: Execução do Ensaio do Tubo U...48
Figura 08: Ensaio de Resistência a Compressão...49
Figura 09: Ensaio de Capilaridade...50
Figura 10: Câmara de Carbonatação...51
Figura 11: Diagrama de dosagem IPT para concreto autoadensáveis aos 28 dias com e sem substituição de agregados naturais por agregados reciclados... 53
Figura 12: Relação água/cimento – Slump test...54
Figura 13: Slump Flow test...56
Figura 14: Analise visual de Exsudação da Mistura... 57
Figura15: Resistência a compressão aos 7 dias...60
Figura 16: Resistência aos 28 dias...61
Figura 17: Resistência aos 28 dias x Relação Água Cimento...63
Figura 18: Absorção por capilaridade traço 1/3,5...64
Figura 19: Absorção por capilaridade traço 1/5,0...65
Figura 20: Absorção por capilaridade traço 1/6,5...65
Quadro 01: Traço de CAA com materiais da região de Ijuí...30
Quadro 02: Teste do Teor de Argamassa da mistura...41
Quadro 03: Traços Auxiliares para dosagem IPT...42
Quadro 04: Traços unitários...42
Quadro 05: Limites de resultados para o slump flow test...44
Quadro 06: Limites de resultados para o slump flow T50...45
Quadro 07: Valores característicos do ensaio em Caixa L segundo diversos pesquisadores ...46
Quadro 08: Slump T50...56
Quadro 09: Relação H2/H1 Calha L...58
Quadro 10: Resultados do Tubo U...59
Quadro 11: Diferença em Percentual entre as Resistências dos diferentes traços aos 7 Dias...60
Quadro 12: Diferença em Percentual entre as Resistências dos diferentes traços aos 28 Dias...61
CAA Concreto Auto Adensável a/c água/cimento
ABCP Associação Brasileira de Cimento Portland ABNT Associação Brasileira de Normas Técnicas CONAMA Conselho Nacional do Meio Ambiente CP Cimento Portland
LNEC Laboratório Nacional de Engenharia Civil NBR Norma Brasileira Regulamentadora RCC Resíduo da construção civil
RCD Resíduo de Construção e Demolição REF Concreto Referência
MPa Megapascal
C3A Aluminato Tricalcico
CSH Silicato de Cálcio Hidratado CO2 Gás Carbônico
1 INTRODUÇÃO ... 17 1.1 CONTEXTO ... 17 1.2 PROBLEMA ... 18 1.2.1 Questões de Pesquisa ... 19 1.2.2 Objetivos de Pesquisa ... 19 1.2.3 Delimitação ... 19 2 REVISÃO DA LITERATURA ... 20
2.1 CONCRETO AUTO ADENSÁVEL ... 20
2.2 PROPRIEDADES DE AUTOADENSABILIDADE ... 22
2.3 INFLUÊNCIA DOS AGREGADOS NO CONCRETO. ... 24
2.4 REOLOGIA DO CONCRETO ... 26
2.5 CONCRETO NO ESTADO ENDURECIDO ... 27
2.6 DESEMPENHO DE CONCRETOS COM A UTILIZAÇÃO DE AGREGADOS RECICLADOS ... 30
2.7 RESÍDUO DE CONSTRUÇÃO CIVIL ... 31
2.7.1 Classificação dos Resíduos ... 31
2.7.2 Impactos Ambientais ... 32
2.7.3 Reciclagem e Destinação Final ... 33
2.8 MÉTODO DE DOSAGEM DE TUTIKIAN ... 33
3 MÉTODO DE PESQUISA ... 36 3.1 ESTRATÉGIA DE PESQUISA ... 36 3.2 DELINEAMENTO ... 37 3.3 MATERIAIS ... 38 3.3.1 Aglomerante ... 38 3.3.2 Agregados ... 39
3.4 DOSAGEM DO CAA PELO METODO TUTIKIAN ... 40
3.5 PROCEDIMENTO PARA REALIZAÇÃO DOS ENSAIOS ... 43
3.5.1 Ensaio de Slump Flow Test ... 43
3.5.2 Ensaio da Caixa L ... 45 3.5.3 Ensaio do Tubo U ... 47 3.5.4 Resistência a Compressão ... 48 3.5.5 Capilaridade ... 49 3.5.6 Carbonatação ... 51 4 RESULTADOS ... 53
4.1 ENSAIOS NO ESTADO FRESCO. ... 54
4.1.1 Slump Test ... 54
4.1.2 Slump Flow Test E Slump T50 ... 55
4.1.3 Analise Visual de Exsudação da Mistura ... 57
4.1.4 Calha L ... 57
4.1.5 Tubo U ... 58
4.2 ENSAIOS NO ESTADO SÓLIDO ... 59
4.2.1 Resistência a Compressão ... 59
4.2.2 Ensaio de Absorção por Capilaridade ... 63
4.2.3 Carbonatação do Concreto ... 66
5 CONCLUSÃO ... 69
REFERÊNCIAS ... 72
ANEXO A – CARACTERIZAÇÃO DOS AGREGADOS GRAÚDOS NATURAIS ...78
ANEXO B – CARACTERIZAÇÃO DOS AGREGADOS GRAÚDOS RECICLADOS ...81
ANEXO D – CARACTERIZAÇÃO DOS AGREGADOS MIÚDOS AREIA FINA... ... 87
1 INTRODUÇÃO
Esta pesquisa pretende avaliar o desempenho reológico e mecânico do concreto auto adensável quando feita a substituição parcial do agregado graúdo mineral por resíduo de construção civil (RCC), nas porcentagens de 10% e 20%.
Em sequência será apresentado um contexto em que se insere a pesquisa, bem como um embasamento teórico contendo referência dos demais autores e pesquisadores da área nos quais os procedimentos laboratoriais foram inspirados, após o mesmo, será feito um relato das execuções dos procedimentos e ao fim será apresentado os resultados obtidos na pesquisa.
1.1 CONTEXTO
Com o desenvolvimento tecnológico e das indústrias ocorreu um crescimento populacional nas áreas urbanas, aumentando assim o número de poluentes e diminuindo consideravelmente a qualidade de vida das pessoas, e a construção civil por ser uma das áreas da economia mais evidenciada nos últimos anos e com seus grandes impactos ambientais já conhecidos, viu crescer a importância da administração e destinação dos seus resíduos (KARPINSK et al, 2009).
A Resolução 307, de 5 de julho de 2002, do Conselho Nacional do Meio Ambiente – CONAMA, dispõem sobe os resíduos da construção civil e os classifica da seguinte maneira:
“São os provenientes de construções, reformas, reparos e demolições de obras de construção civil, e os resultantes da preparação e da escavação de terrenos, tais como: tijolos, blocos cerâmicos, concreto em geral, solos, rochas, metais, resinas, colas, tintas, madeiras e compensados, forros, argamassa, gesso, telhas, pavimento asfáltico, vidros, plásticos, tubulações, fiação elétrica etc., comumente chamados de entulhos de obras, caliça ou metralha. ”
Embora os estudos referentes a diminuição da produção de resíduos da construção civil tenham avançado nos últimos anos, eles sempre estarão presentes, afinal, tudo que nos cerca um dia há de virar resíduo, devendo ser buscadas não apenas a destinação correta dos mesmos para viabilizar gerações futuras, mas também o reaproveitamento, afim de diminuir a extração de materiais da natureza e gerir o aproveitamento dos resíduos existentes (JOHN, 2003).
Diante desta situação, surge o tema a ser abordado neste estudo: qual será o desempenho de CAA com a substituição parcial do agregado graúdo por agregados originados no processo de reciclagem de resíduos da construção civil?
A escolha do tema justifica-se pela relevância que o assunto exerce no contexto onde se insere; pela importância da reutilização dos resíduos de construção civil e pelo interesse do autor em aprofundar seus estudos na área.
1.2 PROBLEMA
O setor da Construção Civil engloba setores que vão desde a extração da matéria-prima, produção dos materiais até a construção em si, sendo o setor que mais se destaca em geração de emprego e renda. No ano de 2009 a construção correspondia a 61,2% da cadeia produtiva no Brasil (CABRAL; MOREIRA, 2011).
Segundo Carneiro et al (2001), os valores típicos de geração de RCC encontram-se na casa de 400 a 500 t/hab.ano, valor esse igual ou superior a massa de lixo urbano. Parte desses volumes é depositado ilegalmente ou inadequadamente gerando vários prejuízos ambientais ao meio, também aborda que o consumo de agregado na construção civil é muito grande, inclusive cita a falta de alguns minerais em determinados países.
Para Bacci (2006), os estudos referentes aos impactos das pedreiras que ficam por muitas vezes próximas a zonas urbanas também são de suma importância, pois as mesmas geram uma série de impactos ambientais como poeira, ruídos, alteração de relevo, fauna, flora e degradação do solo.
O concreto auto adensável por sua vez foi criado no Japão, em 1988 como uma alternativa ao concreto convencional, com a diferença que o CAA tem a capacidade de se moldar às formas e peças sem a necessidade de vibração ou qualquer tipo de adensamento externo. Desde então vem sendo estudado e utilizado, principalmente em indústrias de peças pré-fabricadas e pré-moldadas, bem como, na construção de casas com o sistema de parede de concreto (TUTIKIAN; DAL MOLIN, 2008).
Deste modo, esse estudo busca uma forma de utilizar o RCC como uma alternativa aos agregados de origem natural, auxiliando na diminuição de impactos ambientais com a extração dos
mesmos nas pedreiras, tal como o reaproveitamento de RCC evitando que sejam descartados de forma inadequada no meio ambiente.
1.2.1 Questões de Pesquisa
Questão principal: Frente ao aumento significativo dos resíduos de construção civil, qual será o desempenho do Concreto Auto Adensável com a substituição parcial do agregado graúdo por agregados originados no processo de reciclagem de RCC nas porcentagens de 10% e 20%?
1.2.2 Objetivos de Pesquisa
Objetivo Geral: Avaliar o desempenho de CAA com a substituição parcial do agregado graúdo por agregados originados no processo de reciclagem de resíduos da construção civil, nas porcentagens de 10% e 20%.
Objetivos específicos: Verificar o desempenho de concretos auto adensáveis produzidos através da substituição parcial de agregados naturais por agregados de RCC, quanto:
i. Comportamento reológico;
ii. Desempenho mecânico (resistência, capilaridade, carbonatação). 1.2.3 Delimitação
Após as pesquisas bibliográficas referentes ao tema, efetuou-se a dosagem de CAA com RCC visando atender as propriedades da autoadensabilidade do concreto, que são a fluidez, resistência a segregação e habilidade passante. Também foram avaliadas as propriedades do estado sólido, sendo elas, a resistência compressão, absorção por capilaridade e carbonatação da mistura, buscando demonstrar que o RCC pode ser utilizado como uma opção a substituição do agregado graúdo em misturas de CAA.
2 REVISÃO DA LITERATURA
Neste capítulo será realizada uma contextualização e elucidação dos conceitos relacionados a temática.
2.1 CONCRETO AUTO ADENSÁVEL
Um concreto só será considerado auto adensável se três propriedades forem alcançadas simultaneamente: fluidez, coesão necessária para que a mistura escoe intacta entre barras de aço (ou habilidade passante) e resistência à segregação (EFNARC, 2002 apud TUTIKIAN; DAL MOLIN, 2008, p. 9).
Fluidez é a capacidade de fluir dentro da forma preenchendo todos os espaços, enquanto a habilidade passante é a propriedade que caracteriza a capacidade da mistura de escoar pelas fôrmas passando pelas armaduras e quaisquer outros obstáculos que venham ocorrer, sem obstrução do fluxo ou segregação. Esta é a capacidade que o concreto possui em se manter coeso e escoar sem separar a argamassa do agregado graúdo (TUTIKIAN; DAL MOLIN, 2008).
O concreto deve possuir a capacidade de preencher as formas sem a presença de vazios, sejam eles provenientes de bolhas de ar ou falhas de concretagem, também conhecidos como ninhos. O CAA por sua vez deve-o fazer sem o auxílio de qualquer equipamento de adensamento, utilizando assim o seu próprio peso e a força da gravidade para se acomodar nas fôrmas (TUTIKIAN; DAL MOLIN, 2008).
Para que as propriedades necessárias ao CAA sejam obtidas, se faz necessário a utilização de aditivos superplastificantes, estes responsáveis pela alta fluidez, a viscosidade moderada e a coesão. Podem ser obtidas com o incremento de um percentual adequado de adição mineral com granulometria muito fina e/ou aditivos modificadores de viscosidade. Além disso, são características das misturas de CAA um maior volume de pasta e um menor volume de agregados, em relação às misturas de concreto vibrado (GOMES; BARROS, 2009).
Essas modificações no traço do CAA em relação ao concreto convencional alteram as propriedades mecânicas. O aumento no volume de pasta torna o CAA mais deformável que o concreto convencional, isso pode alterar outras propriedades como a retração e a fluência do
concreto. Características que são difíceis de prever, tendo em vista que a norma brasileira não leva em consideração os concretos especiais (GOMES; BARROS, 2009).
A adição de materiais finos no CAA por outro lado, melhora diversas propriedades, tanto no estado fresco como no endurecido. Os finos quebram a inércia do sistema e fazem com que as partículas de cimento reajam mais rapidamente com a água. Obtém-se, assim, ganhos de resistência nas primeiras idades, além disso, um maior número de finos possibilita um material mais coeso e melhor preenchido, o que dificulta a penetração de materiais externos nas misturas (GOMES; BARROS, 2009).
Os materiais constituintes do CCA são basicamente os mesmos do concreto convencional (CCV), podendo ser utilizados todos os tipos de cimentos, apesar de alguns com teor acima de 10% de C3A (aluminato tricalcico) podem causar problemas de baixa trabalhabilidade do CAA. Nos
casos dos agregados toda partícula menor que 0,125mm deve ser considerada como parte da pasta, pois influenciam no comportamento reológico do concreto, além de ter suas propriedades como absorção de água, umidade às variações e quantidades de finos constantemente controladas e monitoradas (GOMES; BARROS, 2009).
Os aditivos são indispensáveis no caso do CAA, os mais utilizados são os superplastificantes e modificadores de viscosidade, mas também são utilizados outros como incorporadores de ar, esses, porém com menos frequência. No caso dos superplastificantes são essenciais para a fabricação do CAA, sem ele seria impossível o desenvolvimento dessa tecnologia, pois possibilita a alta fluidez sem a adição excessiva de água a mistura. Esses aditivos devem seguir as normas indicas em cada país, ainda é possível ser adicionado a mistura de finos e outros minerais para melhorar propriedades especificas (GOMES; BARROS, 2009).
As aplicações do CAA na construção civil são basicamente as mesmas do concreto convencional, porém são poucos os relatos e bibliografias encontradas sobre utilização em obras comuns, sendo mais utilizado em casos de alta taxa de armadura, fôrmas complexas ou cantos de difícil acesso, normalmente em estruturas especiais, locais em que a vibração mecânica fica dificultada ou impossível, capacidade essa suprida por suas características únicas. Em planos com alta inclinação devem ser tomados alguns cuidados especiais com a sua aplicação (TUTIKIAN; DAL MOLIN, 2008).
O CAA pode ser utilizado em indústrias de pré-moldados, em construções diversas, tolera ser feito e moldado “in loco” ou dosado em concreteiras e transportado até o local da moldagem por caminhões betoneira. Quando o tem sua dosagem e moldagem “in loco” os efeitos do uso inadequado e/ou falta de controle pode gerar grandes prejuízos, pois pode ocorrer falhas ou ninhos de concretagem severos que acarretam na demolição da peça (TUTIKIAN; DAL MOLIN, 2008).
O concreto auto adensável é reconhecido como uma evolução na tecnologia do concreto, e está associado a vantagens importantes para a indústria da construção civil, como por exemplo, menor tempo de concretagem e maior produtividade. Tudo se deve ao alcance de um alto desempenho no estado fresco, para isso, novas adaptações e modificações foram necessárias. Os procedimentos de métodos de dosagem são, em geral, fundamentalmente experimentais; as misturas apresentam características reológicas diferentes dos concretos usuais; são utilizadas altas dosagens de aditivos químicos e minerais e empregados métodos de ensaios incomuns (GOMES; BARROS, 2009).
2.2 PROPRIEDADES DE AUTOADENSABILIDADE
Para GOMES; BARROS (2009), para que o comportamento do CAA seja adequado, são buscadas misturas com propriedades que possam garantir o escoamento através das formas com um fluxo continuo e uniforme, de um modo que venha preencher toda a forma sem ocasionar o bloqueio nos obstáculos que possam ocorrer, como por exemplo, armaduras. As propriedades que garantem esse comportamento são:
a) Alta fluidez;
b) Suficiente viscosidade;
c) Coesão entre os componentes.
Essas três propriedades devêm agir juntas para que o CAA acima de tudo seja classificado assim, sendo que, o não atendimento de qualquer uma delas traria à estrutura certas patologias, como por exemplo, em um concreto fluído não é observada a coesão da mistura, e sendo apenas fluido um concreto não é auto adensável, tendo em vista que poderá ocorrer exsudação na mistura (MELO, 2005; OKAMURA, 1997; KHAYAT, 2000; COPPOLA, 2001; NUNES, 2001; GOMES, 2002; ROLS et al., 1999).
A exsudação no CAA deve ser controlada a fim de se evitar o enfraquecimento da aderência do concreto às armaduras, isso ocorre devido ao acúmulo de água sobre as barras. A exsudação pode provocar o desenvolvimento de fissuras, especialmente sobre as armaduras, devido à restrição imposta por elas à acomodação do concreto plástico (KHAYAT et al., 1999).
GOMES; BARROS (2009), se refere a estas propriedades de forma diferente, e explica que elas na verdade agem de forma conjunta para que o CAA possa obter os resultados esperados.
a) Capacidade de preenchimento; b) Habilidade de passagem; c) Resistência à segregação.
A capacidade de o concreto preencher a forma está ligada diretamente à habilidade passante, é essa habilidade que torna o concreto auto adensável, sendo capaz de se acomodar dentro da forma sem ser bloqueado por obstáculos, sem depender de ações externas, apenas do seu próprio peso. Os mecanismos responsáveis pela habilidade passante são a viscosidade da pasta e da argamassa e as características dos agregados, quando há segregação dos materiais, essa propriedade não será atendida. O que controla a resistência a segregação é viscosidade e a coesão da mistura (GOMES; BARROS, 2009).
Para que o CAA atinja essas propriedades deve ser feito um controle minucioso de todos seus constituintes, desde a água se deve seguir as normas especificas. Quando for utilizada água reciclada, deve haver extremo cuidado com os finos suspensos, os da mistura como o cimento, fíler de outros materiais que podem ser adicionados a esta para controlar a fluidez e segregação, bem como a relação água/cimento, esta última têm influência nas propriedades tanto reológicas quando no estado endurecido. Os aditivos ainda, como superplastificantes, modificadores de viscosidade que auxiliam no processo quando não existe materiais finos ou se trabalha com os mesmos em escassez. Cada um desses materiais tem seu papel, a granulometria da mistura influência diretamente na viscosidade da mistura e na capacidade de coesão, enquanto a relação água/cimento e o superplastíficante agem diretamente na fluência do CAA, um bom controle e dosagem correta desses elementos acarretarão em um concreto de boa qualidade.
Em relação às propriedades do CAA no estado endurecido, pode-se citar (KLUG; HOLSCHEMACHER, 2003; SKARENDAHL, 2003):
• Microestrutura: homogênea, devido ao uso de grande quantidade de finos, que vão proporcionar uma boa distribuição granulométrica dos sólidos aumentando o empacotamento das partículas, promover o aumento da retenção de água, favorecer o processo de nucleação durante a hidratação do cimento, e aumentar a densidade da zona interfacial de transição entre a pasta de cimento e os agregados;
• Resistência à compressão: melhor em relação ao concreto convencional de mesma relação água/cimento, sendo favorecida pelas baixas relações água/finos, e pelo emprego de aditivos superplastificantes. O tipo de adição (reativa ou inerte) influencia de forma diferente o desenvolvimento da resistência à compressão no CAA;
• Módulo de elasticidade: tende a sofrer uma redução pois é bastante influenciado pelo módulo de elasticidade de cada material, especialmente dos agregados, que no CAA são empregados em menor quantidade;
• Aderência: pode ser melhor ou igual à do concreto convencional, sendo favorecida pela baixa tendência de segregação e pela melhor retenção de água do CAA, mas ainda não está completamente entendida;
• Durabilidade: devido à melhora promovida na microestrutura do concreto, espera-se que o CAA apresente boas características de durabilidade.
2.3 INFLUÊNCIA DOS AGREGADOS NO CONCRETO
Os materias padrão utilizados para a confecção do concreto são, a areia e a pedra britada, estes variam suas propriedades conforme o lugar do qual são extraídos (FRASCÁ, 2007). Segundo Mehta e Monteiro (2008) os agregados têm influência direta nas propriedades do concreto. Seu formato, dimensões máximas e mínimas, rugosidade, porosidade, entre outras características, afetam diretamente a trabalhabilidade, resistência, porosidade e durabilidade das estruturas.
A forma do agregado pode influenciar na trabalhabilidade do concreto, enquanto agregados angulares e com superfície redonda necessitam de uma quantidade maior de água na mistura para ter uma boa trabalhabilidade, agregados arredondados e lisos requerem quantidades menores de água para atingir a mesma trabalhabilidade, porém estes podem ocasionar uma deficiência na ligação da pasta de cimento com o agregado (NETO, 2011).
Assim como afeta a trabalhabilidade, o formato e a textura dos agregados influenciam também na resistência final do concreto, grãos lamelares e alongados podem acabar acumulando
bolhas de ar e água ao seu redor, e a presença de uma quantidade maior de água pode acabar ocasionando um filme na interface de ligação agregado/pasta de cimento, diminuindo assim a resistência (FARIAS; PALMEIRA, 2007).
Os agregados possuem uma permeabilidade menor do que a pasta de cimento, porém quando os mesmo são incorporados na mistura, a permeabilidade do concreto aumenta, sendo que a principal característica responsável por esse comportamento, é o diâmetro dos agregados, os agregados maiores proporcionam uma quantidade menor de água na mistura mas tendem a formar uma zona de transição mais fraca, com maior quantidade de microfissuras, o que acaba influenciando diretamente na resistência final do concreto (MEHTA; MONTEIRO, 2008).
Outro fator influenciado pelo agregado é a durabilidade das estruturas, sendo que os agregados influenciam diretamente na porosidade do concreto, bem como na carbonatação. O formato e o tamanho dos agregados podem influenciar na relação a/c, propriedade fundamental para a ocorrência das reações químicas que levam a carbonatação do concreto.
Os agregados provenientes do processo de reciclagem possuem uma composição muito variada, em comparação com os agregados naturais, isto faz com se tenha um grande controle do RCC. Para este controle são necessárias 10 amostras de 10Kg a cada 1500m³, de RCC produzidos, os quais serão destinados a análise (NBR 15116/2004).
A qualidade do agregado reciclado vai depender dos diversos materiais em sua composição e principalmente do material predominante na mistura, estes como por exemplos os cerâmicos, são mais porosos comparados a outros elementos, e isso influencia diretamente na absorção e porosidade do concreto e ira influenciar diretamente em sua vida útil. Outros fatores que podem influenciar o no concreto com a utilização de agregado reciclado é a presença demasiada de finos e também a presença de materiais pozolânicos, que podem ser benéficos ou maléficos a mistura (ÂNGULO; FIGUEIREDO, 2011).
A principal barreira encontrada para a utilização de agregados reciclados no concreto é a sua alta porosidade, além da elevada capacidade de absorver água, porém com o avanço das tecnologias e alguns processos a que podem ser submetidos esses elementos já é possível aproximar as suas características dos agregados naturais (ÂNGULO; FIGUEIREDO, 2011).
2.4 REOLOGIA DO CONCRETO
Buscando um entendimento maior do comportamento e o desempenho do CAA, a reologia desse material vem sendo estudada. As propriedades reológicas desse material são as responsáveis para que ele possa fluir e preencher os espaços da estrutura sem a necessidade de vibração (TOKUDOME, 2006).
Segundo Tattersal e Banfill (1983), reologia é a ciência da deformação e fluidez da matéria e isto diz respeito à relação entre pressão e tensão, sendo a tensão em função do tempo, e a geometria é a notação para medir a reologia. O CAA é a suspensão de materiais sólidos com várias dimensões na água. A medida da reologia fornece resultados fundamentais nos efeitos da composição na mistura, da interação dos componentes e no comportamento do fluido.
O comportamento reológico do concreto tem sido adequadamente descrito pelo modelo de Bingham, definido pela Equação 1 (BANFILL, 1994).
τ= τ0+η· γ Equação 1
Onde: τ é a tensão de cisalhamento e γ corresponde à taxa de cisalhamento.
A Figura 1 demonstra o comportamento reológico de dois diferentes tipos de fluidos. Os fluidos Newtonianos, que seguem a Lei de Newton, são caracterizados por uma tensão de escoamento nula, enquanto que nos fluidos de Bingham a curva intercepta o eixo no ponto referente à tensão de cisalhamento.
Segundo Wallevik (2003), o CAA atinge a sua maior estabilidade quando atingido os seguintes fatores: alta tensão de escoamento, alta viscosidade plástica, tixotropia e efeito da interação entre as partículas dos agregados (as partículas menores vão segurar as maiores, impedindo-as de sedimentar).
Figura 01: Comportamento dos Fluidos Newtonianos e de Binghan
Fonte: Billberg, 2005
2.5 CONCRETO NO ESTADO ENDURECIDO
O Concreto possui três principais propriedades que são essenciais para que ele seja considerado um concreto de qualidade, são elas, resistência mecânica, porosidade e durabilidade. Elas dependem de vários fatores como pasta de cimento, agregados, e da ligação entre eles sendo esta última a mais importante de todas (PAULON; KIRCHHEIM, 2011).
Pode se dizer que a resistência mecânica do concreto é a capacidade do material de suportar cargas sem que as peças moldadas entrem em colapso, podendo ser a carga máxima aplicada sobre um corpo de prova. Embora as demais propriedades sejam importantes interferindo diretamente na vida útil do concreto, a resistência é o principal fator a ser avaliado quando falamos em qualidade do concreto (ANDRADE; TUTIKIAN, 2011; NEVILLE, 2016).
A resistência do concreto é basicamente função da relação água/cimento contida na mistura, sendo que quanto maior a relação água/cimento menor deverá ser a resistência do concreto (PETRUCCI, 1998). A outros atributos que influenciam nessa propriedade, a porosidade por exemplo, também é um fator que age contra a resistência do concreto, sendo que este volume de vazios está normalmente localizado na zona de transição entre a pasta e o agregado, onde normalmente ocorre a ruptura dos moldes de concreto (MEHTA; MONTEIRO, 2008).
Ao submetermos o concreto aos esforços esses vazios vão ocasionando microfissuras na estrutura. Conforme essas microfissuras vão se espalhando pela estrutura ocasionam o enfraquecimento da estrutura, assim, quando chegam a certo ponto, conhecido como limite de resistência, ocorre um desplacamento superficial acentuado de material (ANDRADE; TUTIKIAN, 2011).
Petrucci (1998), cita alguns fatores que aumentam a ocorrência desses vazios na mistura, tais como a necessidade de utilização de água maior do que a quantidade realmente seria preciso para hidratar o aglomerante, fato este que deixa vazios no interior da estrutura após a evaporação dá água sobressalente. Combinações químicas também podem diminuir os valores absolutos de água e cimento na mistura, além do fato inevitável de incorporar ar à mistura durante o processo de fabricação do concreto. Não é apenas na resistência que os vazios influenciam, a permeabilidade do concreto, que é a conexão desses vazios, é de extrema importância para a vida útil, tornando-o suscetível a intempéries e ações de agentes atmosféricos.
Diferente da resistência mecânica, a permeabilidade do concreto é proporcional a relação água/cimento, mas também é função dos finos contidos na mistura. Quanto maior a quantidade de finos maior será a capacidade de empacotamento da mesma, ou seja, o espaço preenchido pelos grãos será menor sobrando menos espaço para alojar água na mistura. O processo de cura também deve ser observado, pois uma cura errada pode levar a ocorrência de microfissuras, o que aumenta a permeabilidade do concreto (OLIVEIRA, 2012).
Quando se trata de durabilidade do concreto a vários fatores a serem levados em consideração, a dificuldade de vários agentes externos como água, gás carbônico e oxigênio penetrarem na estrutura será fundamental para a vida útil da mesma, assim como a espessura utilizada no cobrimento das armadura (NEVILLE, 2016).
A carbonatação do concreto é um dos principais fatores que influenciam na vida útil das estruturas, esse fenômeno ocorre pela penetração do gás carbônico (CO2) no concreto (LUCENA,
2016). Segundo Neville (2016), a concentração CO2 varia de lugar para lugar, podendo ir de 0,03%
em localidades rurais até 1% em grandes centros urbanos, este fato influencia na velocidade de carbonatação, e influi diretamente na vida útil da estrutura.
A concentração do gás carbônico (CO2) no meio ambiente varia de um lugar para o outro,
mas nunca chega a ser zero. Em ambientes rurais, em geral, a concentração de gás carbônico é a mais baixa, sendo cerca de 0,03%. Em grandes centros urbanos, essa concentração pode chegar a até 1% e, essa grande diferença, contribui significativamente para a diminuição da vida útil das estruturas, onde quanto maior a concentração, maior será a velocidade de carbonatação (NEVILLE, 2016).
O dióxido de carbono presente na atmosfera penetra os poros do concreto e se dissolve, com isso altera o equilíbrio químico do meio, quando esse dióxido de carbono dilui na umidade presente na estrutura, ocorre a formação do ácido carbônico (H2CO3), este por sua vez reage com
o hidróxido de cálcio [Ca(OH)2 ou CH] encontrado na pasta de cimento hidratada. Esta reação
química resulta em água e carbonato de cálcio (CaCO3). O carbonato de cálcio não irá deteriorar o
concreto, porém irá consumir os álcalis da pasta (CH e C-S-H) e, este fenômeno reduz o pH da mistura (RIBEIRO, 2014).
A maior carbonatação ocorre quando os valores de umidade se encontram entre 60% a 85%, com a umidade muito baixa a carbonatação será lenta, pois o CO2 necessita da presença de água
para reagir com o concreto, e quando acima de 95% de umidade não haverá ocorrência de carbonatação (LUCENA, 2016).
Com o passar o tempo a carbonatação também fica mais lenta devido a precipitação do carbonato de cálcio (CaCO3), que acaba preenchendo os poros e assim dificulta a entrada de
dióxido de carbono na estrutura (CASCUDO; CARASEK, 2011).
O concreto é um composto altamente alcalino, e seu pH pode variar de 12,5 a 13,5, esta propriedade é advinda da fase líquida constituinte dos poros, que é composta em sua essência de hidróxidos alcalinos, e pussui alta concentração de íons OH-. Os compostos presentes nos poros são constituídos por uma solução mista de hidróxido de sódio (NaOH) e de hidróxido de potássio (KOH), originados dos álcalis do cimento (CASCUDO; CARASEK, 2011).
O principal resultado da ocorrência de carbonatação é a corrosão das armaduras, estas possuem uma camada de passivação, camada esta que se adere fortemente ao aço, protegendo contra reações do oxigênio e da água, além de possuir um pH elevado, desse modo, quando o pH
baixo atinge a camada de passivação, o filme de óxidos que constituem essa camada é removido, deixa as armaduras expostas a ação do oxigênio, isto faz com que ocorra a oxidação do aço (NEVILLE, 2016).
2.6 DESEMPENHO DE CONCRETOS COM A UTILIZAÇÃO DE AGREGADOS RECICLADOS
Muitos pesquisadores vêm aprofundando as pesquisas tanto com CAA como com concreto reciclado. Rambo (2009) no LEC da UNIJUI produziu CAA com os materiais disponíveis na região chegando a resultados satisfatórios para um CAA desenvolvido com cinzas volantes, argamassa seca e utilização de agregados naturais. O mesmo propôs um traço para o concreto, o qual satisfez os parâmetros para as propriedades do CAA no estado fresco, porém, não chegou a estudar as propriedades no estado endurecido. O traço proposto por Rambo (2009) está colocado no Quadro 01.
Quadro 01: Traço de CAA com materiais da região de Ijuí
Fonte: Adaptado de Rambo (2009)
Como conclusão do seu trabalho, ele colocou que o CAA elaborado com maior percentual de brita 0 teve um maior desempenho quanto a fluência, enquanto a variação na composição de agregados miúdos não alterou significativamente as propriedades do CAA no estado fresco. Teor de argamassa seca, que foi outro material utilizado durante o processo, foi bastante influente no
TRAÇO REFERÊNCIA RESULTADOS
Traço 1 : 2 : 2,5
Fator a/c 0,475
Consumo de água (1) 190
Consumo de cimento (Kg) 400
Teor de argamassa seca (%) 53,6
Massa total do agregado graúdo (Kg) 1032
Brita 0: 60% (Kg) 619
Brita 1: 40% (Kg) 413
Massa total agregado miúdo (Kg) 792
Areia média: 60% (Kg) 475
Areia fina: 40% (Kg) 317
P: 0,3% (1) 1,2
SP: 0,9% (1) 3,6
Teor de ar incorporado (%) 2,0
escoamento do CAA, alterando de forma significativas os valores de H1e H2 que são obtidos no ensaio da Caixa L (RAMBO, 2009).
2.7 RESÍDUO DE CONSTRUÇÃO CIVIL
A Conforme a definição da Resolução do Conama n.307 (2002), os chamados resíduos de construção civil são:
“[...] os provenientes de construções, reformas, reparos e demolições de obras de construção civil, e os resultantes da preparação e da escavação de terrenos, tais como: tijolos, blocos cerâmicos, concreto em geral, solos, rochas, metais, resinas, colas, tintas, madeiras e compensados, forros, argamassa, gesso, telhas, pavimento asfáltico, vidros, plásticos, tubulações, fiação elétrica, etc., comumente chamados de entulhos de obras, caliça ou metralha. ”
2.7.1 Classificação dos Resíduos
Os Resíduos da Construção Civil, possuem variadas classificações em função das características apresentadas por eles e dos processos que deram origem aos mesmos. De acordo com a Resolução nº 307 de 2002 do Conselho Nacional do Meio Ambiente (CONAMA), Art. 3º, os resíduos da construção civil deverão ser classificados, da seguinte forma:
“I - Classe A - são os resíduos reutilizáveis ou recicláveis como agregados, tais como: a) de construção, demolição, reformas e reparos de pavimentação e de outras obras de infraestrutura, inclusive solos provenientes de terraplanagem;
b) de construção, demolição, reformas e reparos de edificações: componentes cerâmicos (tijolos, blocos, telhas, placas de revestimento etc.), argamassa e concreto;
c) de processo de fabricação e/ou demolição de peças pré-moldadas em concreto (blocos, tubos, meios-fios etc.) produzidas nos canteiros de obras;
II - Classe B - são os resíduos recicláveis para outras destinações, tais como: plásticos, papel/papelão, metais, vidros, gesso, madeiras e outros;
III - Classe C - são os resíduos para os quais não foram desenvolvidas tecnologias ou aplicações economicamente viáveis que permitam a sua reciclagem/recuperação; IV - Classe D: são resíduos perigosos oriundos do processo de construção, tais como tintas, solventes, óleos e outros ou aqueles contaminados ou prejudiciais à saúde oriundos de demolições, reformas e reparos de clínicas radiológicas, instalações industriais e outros, bem como telhas e demais objetos e materiais que contenham amianto ou outros produtos nocivos à saúde. (nova redação dada pela Resolução n° 348/04).” (CONAMA, 2002, p.572)
2.7.2 Impactos Ambientais
Na visão do Conama, Resolução nº001 de 23 de janeiro de 1986, o artigo 1º define impacto ambiental como:
“[...] qualquer alteração das propriedades físicas, químicas e biológicas do meio ambiente, causada por qualquer forma de matéria ou energia resultante das atividades humanas que, direta ou indiretamente, afetam:
I - a saúde, a segurança e o bem-estar da população; II - as atividades sociais e econômicas;
III - a biota;
IV - as condições estéticas e sanitárias do meio ambiente;
V - a qualidade dos recursos ambientais. ” (CONAMA, 1986, p.636)
Estudos demonstram que 40% a 70% da massa dos resíduos urbanos são gerados em canteiros de obra, a destinação inadequada de resíduos oriundos do processo construtivo gera problemas como o esgotamento de aterros sanitários, a obstrução do sistema de drenagem urbana, a proliferação de insetos e roedores. Além da contaminação de águas subterrâneas pela penetração através do solo de metais de alta toxidade e de chorume, o desperdício de materiais recicláveis, e o consequente prejuízo aos municípios e à saúde pública (BLUMENSCHEIN, 2004).
Do ponto de vista de Bagatini (2011), “as atividades da indústria da construção civil aparecem como importantes fontes de contaminação de áreas, principalmente nos processos em que empregam substâncias perigosas e, consequentemente, geram resíduos perigosos. ”
“Uma vez definidos a aplicação e o processo de produção do resíduo, também se define a análise do seu ciclo de vida e, portanto, a avaliação de seus diferentes impactos ambientais. Esta análise inclui os impactos que podem ser identificados durante o processamento, a aplicação e pós-aplicação, considerando possíveis riscos ao solo, lençóis freáticos, ar e (dependendo do processo de aplicação) também aos usuários. ” (BLUMENSCHEIN, 2004, p.14)
Os impactos ambientais, sociais e econômicos causados pelos resíduos da construção civil, demonstram, de forma clara, a necessidade da existência de políticas públicas que possam incentivar a redução da geração de resíduos, avaliar os impactos gerados e fornecer subsídios ao setor da construção civil, para que esse possa realizar um gerenciamento eficiente voltado para a uma postura ambientalmente correta (SANTOS, 2007 apud MARINHO, 2015).
2.7.3 Reciclagem e Destinação Final
O 10º Artigo da Resolução nº 307 de 2002 do CONAMA, estabelece a destinação final do RCC:
“I - Classe A: deverão ser reutilizados ou reciclados na forma de agregados, ou encaminhados a áreas de aterro de resíduos da construção civil, sendo dispostos de modo a permitir a sua utilização ou reciclagem futura;
II - Classe B: deverão ser reutilizados, reciclados ou encaminhados a áreas de armazenamento temporário, sendo dispostos de modo a permitir a sua utilização ou reciclagem futura;
III - Classe C: deverão ser armazenados, transportados e destinados em conformidade com as normas técnicas específicas.
IV - Classe D: deverão ser armazenados, transportados, reutilizados e destinados em conformidade com as normas técnicas específicas. ” (CONAMA, 2002, p.573)
A NBR 15.113 (2004), destaca que os aterros licenciados deverão desenvolver a gestão e manejo de forma correta dos resíduos, respeitando os requisitos mínimos exigidos para o projeto, implantação e operação do aterro de resíduos de Classe A e resíduos inertes. Os resíduos, quando tiverem de ser descartados, deverão ser dispostos adequadamente em locais que possuam totais condições de recebimento, e que atendam rigorosamente as exigências apresentadas na NBR 15.114, também chamados de áreas de reciclagem.
2.8 MÉTODO DE DOSAGEM DE TUTIKIAN
Este método é baseado no método de dosagem para CCV 1PT/EPUSP (HELENE; TERZIAN, 1992), é um método experimental e prático que possui uma série de etapas que estão expostas na Figura 02 a serem cumpridas para que ao final do processo as características do CAA sejam obtidas de forma a atender as propriedades necessárias para um CAA (TUTIKIAN; DAL MOLIN, 2008). O primeiro passo deve ser a escolha do material a ser utilizado na mistura, levando em conta fatores como preço, disponibilidade, agregados graúdos preferencialmente de diâmetro inferior a 20mm. Os finos podem ser substituídos por materiais pozolânicos ou não pozolânicos desde que sua superfície seja maior do que a do componente que eles irão substituir, também levando em
consideração que os pozolânicos devêm substituir o teor de cimento e os não pozolânicos devêm ser utilizados na substituição do agregado miúdo (GOMES; BARROS, 2009).
Figura 02: Etapas para dosagem pelo método de Tutikian.
Fonte: Adaptado de Tutikian; Dal Molin (2008)
No segundo passo ocorre a determinação do teor de argamassa através de equações matemáticas que variam conforme o material utilizado (pozolânico ou não pozolânico). Na terceira etapa o concreto obtido é um concreto convencional, que começa a virar CAA, a partir da quarta etapa na qual ocorre a incorporação na mistura dos aditivos, congruente com o quinto passo no qual é feita a substituição dos finos da mistura, sendo que o aditivo será adicionado em pequenas quantidades em relação a massa de cimento. Tutikian (2004), recomenda um teor inicial de 0,30% de aditivo em relação a massa de pasta, e o ponto ideal é verificado visualmente. O ponto ideal é atingido quando o concreto está bastante fluído, sem levar em consideração a segregação da mistura, fato esse que é corrigido no quinto passo.
O quinto passo deve ocorrer simultaneamente com o quarto passo, ou seja, ao mesmo tempo em que são adicionados os aditivos na mistura, devem ser adicionados os finos que serão adicionados a fim de obter uma mistura coesa, que também pode ser corrigida através da adição de modificadores de viscosidade quando não há disponibilidade de materiais finos (GOMES; BARROS, 2009).
Segundo GOMES; BARROS (2009), o sexto passo ocorre juntamente com o quarto e o quinto e é nessa fase que devem ser efetuados os ensaios de trabalhabilidade do concreto. Quando as
propriedades desejáveis do CAA estiverem adequadas, a mistura estará pronta, se caso as características não forem atendidas deve-se seguir os procedimentos de mistura de aditivos e substituição do fíler da mistura até que as propriedades necessárias sejam atendidas.
Com a obtenção das características ideais deve-se moldar os corpos de prova, e com base nos valores de resistência à compressão (MPa), relação a/agl (água/aglomerante), o traço 'm', espalhamento do concreto no slump flow test e consumo de cimento por metro cúbico (kg/m³) se desenhar o diagrama de dosagem e determinar as equações de comportamento, assim pode-se a partir de qualquer condição inicial dosar o concreto com os materiais previamente escolhidos.
3 MÉTODO DE PESQUISA
Neste capítulo serão abordadas as estratégias para o desenvolvimento da pesquisa, a metodologia de pesquisa e métodos de ensaios que foram empregados na realização deste estudo.
3.1 ESTRATÉGIA DE PESQUISA
Enquanto a sua natureza uma pesquisa pode ser classificada como pesquisa básica ou pesquisa aplicada, ao que diz respeito a abordagem, pode ser qualitativa ou quantitativa (GERHARDT; SILVEIRA, 2009), referente ao ponto de vista de seus objetivos gerais, as pesquisas podem ser classificadas em três grandes grupos: exploratórias, descritivas e explicativas (GIL, 2002).
A pesquisa realizada é classificada como uma pesquisa aplicada tem como seu objetivo gerar conhecimento que será aplicado na pratica e é voltada a solução de problemas específicos, quantitativa, pois utiliza fórmulas matemáticas para descrever as causas de um fenômeno (FONSECA, 2002, apud GERHARDT; SILVEIRA, 2013) e exploratória pois tem o objetivo de proporcionar uma maior familiaridade com o problema com o intuito de torna-lo mais claro e construir hipóteses. As pesquisas exploratórias, na maioria dos casos envolvem levantamento bibliográfico, entrevistas e análises de exemplos que estimulem a compreensão da situação (GIL 2002).
Classificar as pesquisas em exploratórias, descritivas e explicativas é muito útil para a aproximação do seu conceito teórico, no entanto, para fazer uma análise dos fatos com o ponto de vista empírico, ou seja, confrontar a visão teórica com os dados da realidade, é necessário pautar um modelo conceitual e operativo da pesquisa. Desta forma, deve traçar um delineamento da pesquisa, que é dividido em dois grupos. No primeiro grupo estão a pesquisa bibliográfica e a pesquisa documental e no segundo, a pesquisa experimental, a pesquisa ex-post facto, o levantamento e o estudo de caso (GIL, 2002).
A pesquisa em questão pode ser classificada como bibliográfica, pelo fato de basear-se em materiais elaborados anteriormente, principalmente livros e artigos científicos, e em pesquisa experimental, pois determinar um objeto de estudo e selecionar as variáveis que sejam capazes de
influenciá-lo, além de estabelecer as formas de controle e de observação dos efeitos que a variável pode produzir no objeto.
3.2 DELINEAMENTO
Inicialmente foi desenvolvida uma pesquisa bibliográfica sobre concreto auto adensável (CAA), resíduo de construção civil (RCC) e também sobre a aplicação desses resíduos no concreto auto adensável, buscando assim verificar os estudos já realizados e buscando parâmetros a ser seguidos. As etapas da pesquisa estão expostas na Figura 03.
Figura 03: Delineamento de pesquisa
Fonte: Autoria Própria (2017)
Após a fase inicial de pesquisa, iniciou-se a buscar por um método de dosagem, onde foram pesquisadas várias maneiras de se dosar o concreto afim de se obter um concreto auto adensável de qualidade, optando-se então por seguir o método de dosagem desenvolvido por Tutikian (2004). O critério é baseado no sistema IPT, acompanhado por um procedimento de substituição de finos para controlar a segregação e exsudação da mistura.
Com o método de dosagem definido foi preciso então escolher os materiais a serem utilizados para a confecção do concreto, optando-se por materiais de fácil aquisição na região, sendo eles, o
aglomerante o cimento CP-V-ARI, agregados miúdos, areia média convencional, e como material fino a ser adicionado para controle da segregação uma areia fina, chamada na região de areia de emboço, a qual possui um modulo de finura menor que a areia média. Agregado graúdo foi utilizado brita 0, e também o material reciclado RCC o qual foi utilizado na substituição parcial do agregado graúdo, partindo assim para a execução dos ensaios reológicos e avaliação das propriedades no estado endurecido, bem como a apresentação de resultados que estão contidos no capitulo seis deste trabalho.
3.3 MATERIAIS
Os materiais que foram utilizados para o desenvolvimento da pesquisa são, o cimento Portland adquirido em empresa do segmento, os agregados graúdos e miúdos naturais de pedra basáltica disponibilizados pelo Laboratório de Engenharia Civil (LEC) da UNIJUÍ – Campus Ijuí, os agregados reciclados de RCC foram providos pela empresa recicladora Resicon, da cidade de Santa Rosa – RS, e água potável fornecida pela rede de abastecimento local da cidade de Ijuí-RS (CORSAN).
3.3.1 Aglomerante
O cimento utilizado durante a pesquisa foi CP V- ARI. As pesquisas bibliográficas não apontaram algum cimento especial para a dosagem do CAA, mas sim, um ganho de coesão quando utilizados materiais mais finos. Foi optado por um cimento que apresentasse um menos módulo de finura e fosse de fácil obtenção na região.
O fato do concreto auto adensável ser utilizado em construções de casas de concreto, método este que requer uma rápida cura e desforma para um bom rendimento do empreendimento também foi decisivo na escolha do material, além da necessidade de uma cura mais rápida para a realização do ensaio do Tubo U fosse viabilizado.
Segundo a NBR 5733/91 o cimento CP –V-ARI é composto por 100% – 95% de Clínquer mais sulfatos de cálcio e 0% a 5% de material carbonático.
A massa específica do cimento, foi obtido através do procedimento descrito na NBR 6474 (1984), para devida caracterização do material e posterior realização dos cálculos e obtenção do diagrama de dosagem. O resultado obtido foi de 2,597 Kg/dm.
3.3.2 Agregados
3.3.2.1 Agregados Naturais
Os agregados utilizados foram a brita 0 (zero) de basalto e a brita 0 (ou pedrisco) de RCC de concreto. A escolha pela brita 0, deveu-se à semelhança granulométricas com o material reciclado, visto que quanto mais homogênea a granulometria das britas constituintes, melhor o comportamento do CAA. Rambo (2009), elaborou um projeto parecido no ano de 2009 no laboratório da Unijui, e utilizou esse agregado, também devido ao diâmetro ideal apontado nas bibliografias já citadas nesse trabalho que deve ser inferior a 20mm sendo que a brita 0 utilizada na dosagem possui um diâmetro máximo de 9,5mm e um modulo de finura de 5,94. Referente a agregados miúdos foram utilizadas areia média convencional, com diâmetro máximo de 1,2mm e modulo de finura de 1,62mm, a para o processo de substituição de finos foi utilizado areia fina com diâmetro máximo de 0,6 e modulo de finura de 0,87mm.
Os agregados foram colocados em estufa à 110 ºC por 24 horas para secagem dos mesmos e depois foram depositados em local seco para resfriamento natural antes da realização dos ensaios. Os ensaios para caracterização da brita, tanto a natural quanto a reciclada, foram realizados conforme detalhado:
Composição granulométrica através da NBR 7217/1987 (ABNT, 1987): Agregados – Determinação da composição granulométrica;
Massa específica conforme NBR NM 53/2009 (ABNT, 2009): Agregado graúdo – Determinação da massa específica, massa específica aparente e absorção de água;
Massa unitária solta de acordo com NBR 7251/1982 (ABNT, 1982): Agregado em estado solto – Determinação da Massa unitária.
As fichas completas da caracterização dos agregados utilizados durante o trabalho se encontram nos anexos.
3.3.2.2 Agregados Reciclados
O agregado reciclado empregado na mistura como substituição parcial do agregado graúdo natural é proveniente de materiais misturados, sua composição é formada predominantemente por materiais cerâmicos e foi fornecido pela empresa recicladora de resíduos da construção civil Resicon do município de Santa Rosa – RS. Para sua caracterização, após secagem em estufa, o procedimento realizado foi o mesmo do agregado graúdo convencional: composição granulométrica de acordo com a NBR NM 248 (2001); massa específica de acordo com a NBR NM 53 (2003); massa unitária solta de acordo com a NBR NM 45 (2006).
3.3.3 Aditivos
O aditivo superplastíficante utilizado foi disponibilizado pelo LEC da UNIJUÍ em parceria com a empresa MC Bauchemie, sendo a utilização do superplastificante indispensável ao CAA durante o processo de dosagem.
Superplastíficante: o superplastíficante utilizado será o MC-PowerFlow 1160 que é um superplastificante sintético baseado na nova tecnologia de polímeros policarboxilatos (PCE) desenvolvida pela MC Bauchemie. Seu específico mecanismo de funcionamento torna possível a produção de concretos com conteúdo de água extremamente baixo e excelente trabalhabilidade. As propriedades desejadas para o concreto fresco podem ser atingidas com dosagens econômicas (MC BAUCHEMIE, 2015).
3.4 DOSAGEM DO CAA PELO METODO TUTIKIAN
Seguindo o método proposto por Tutikian (2004), o procedimento de dosagem começou conforme o método IPT, através de um teste do teor de argamassa afim de definir qual o melhor percentual para atender as necessidades do projeto a ser realizado, como se trata de um concreto auto adensável o procedimento visou uma porcentagem que desse maior trabalhabilidade a mistura. Para padronizar o teste e os traços auxiliares foi realizado o teste apenas no traço 1/5,0 e depois adaptado para os traços auxiliares
O procedimento foi introduzido com um teor de argamassa de 50%, sendo adicionada a mistura quantidades de cimento, areia e água conforme demonstrado no Quadro 02. Incorporou-se
materiais até obter um teor de argamassa de 60%, este, considerado ideal pela análise tátil-visual, demonstrada através da Figura 04. A massa total de brita utilizada para o teste foi de 30Kg e a relação água/cimento inicial foi de 0,5.
Quadro 02: Teste do Teor de Argamassa da mistura.
Fonte: Autoria Própria (2018)
Após a análise tátil-visual do teor de argamassa de 60% o mesmo foi considerado ideal devido a coesão da mistura, baixa exsudação e também a boa relação entre agregados graúdos e a argamassa observados no teste com a colher de pedreiro.
Figura 04: Teste do Teor de Argamassa
Fonte: Autoria Própria (2018)
TRAÇO TESTADO 5
TEOR INICIAL (%) 50
QUANTIDADE DE BRITA 30
FATOA A/C INICIAL 0,5
TEOR massa total
acréscimo na mistura massa total massa total acréscimo na mistura % kg kg kg kg kg 50 1 2 3 20,00 2,08 10,00 4,0 0,167 52 1 2,1 2,9 22,08 2,26 10,42 4,2 0,181 54 1 2,2 2,8 24,35 2,47 10,87 4,3 0,198 56 1 2,4 2,6 26,82 2,71 11,36 4,5 0,216 58 1 2,5 2,5 29,52 2,98 11,90 4,8 0,238 60 1 2,6 2,4 32,50 3,29 12,50 5,0 0,263 62 1 2,7 2,3 35,79 3,65 13,16 5,3 0,292 (1:a:p) TRAÇO UNITÁRIO AREIA MÉDIA acréscimo na mistura kg 0,49 0,60 0,66 CIMENTO 0,42 0,45 0,54 ÁGUA 0,73
Através do teste para o traço 1/5,0 foram obtidos os traços auxiliares conforme a quadro 03 sendo escolhidos o traço rico como 1/3,5 e o traço pobre 1/6,5.
Quadro 03: Traços Auxiliares para dosagem IPT.
Fonte: Autoria Própria (2018)
Devido a composição dos diferentes traços o processo de adição de finos e de aditivo superplastificantes ocorreu apenas na moldagem dos traços referência, ou seja, os traços que não tiveram substituição parcial do agregado graúdo por agregado reciclado, assim foi possível determinar o teor de areia fina para cada um dos traços, sendo que o teor de aditivo variou para cada um deles afim de atender o Slump Flow Test definido.
Quadro 04: Traços unitários
Fonte: Autoria própria (2018) cimento areia pedra
1/ 5 1 2,6 2,4 1/ 3,5 1 1,7 1,8 1/ 6,5 1 3,5 3,0 Traços auxiliares UNITÁRIOS TRAÇO CIMENTO 1 : 3.5 1 1 : 5.0 1 1 : 6.5 1 TRAÇO CIMENTO 1 : 3.5 1 1 : 5.0 1 1 : 6.5 1 TRAÇO CIMENTO 1 : 3.5 1 1 : 5.0 1 1 : 6.5 1 AREIA FINA 0,85 0,85 3,0 COMPOSIÇÃO UNITÁRIA DOS TRAÇOS REFERÊNCIAIS
COMPOSIÇÃO UNITÁRIA DOS TRAÇOS COM 10% DE RCC 0,85 AREAI MÉDIA 2,65 0,85 1,75 BRITA 0 1,8 2,4
COMPOSIÇÃO UNITÁRIA DOS TRAÇOS COM 20% DE RCC
AREIA FINA AREAI MÉDIA BRITA 0 RCC
0,85 2,65 2,70 RCC 0,18 0,24 0,30 0,85 0,85 1,62 0,85 1,75 2,16
AREIA FINA AREAI MÉDIA BRITA 0
0,85 2,65 2,40 0,6
0,85 0,85 1,44 0,36
O Quadro 4 resume todo trabalho desenvolvido até esta etapa, e apresenta os traços unitários aplicados em cada uma das moldagens feitas durante a realização deste estudo. Podemos perceber que apesar das diferenças entre os traços, os mesmos apresentaram uma quantidade unitária igual para todos eles, variando então a quantidade unitária de área fina.
3.5 PROCEDIMENTO PARA REALIZAÇÃO DOS ENSAIOS 3.5.1 Ensaio de Slump Flow Test
Segundo Tutikian (2004), o slump flow test mede a capacidade do CAA fluir sem segregação. Este ensaio teve seu desenvolvimento no Japão, com o intuito de ser utilizado em concretos submersos. O diâmetro do círculo formado durante o teste é a capacidade que o concreto tem de fluir (TUTIKIAN, 2004).
Os concretos convencionais têm sua trabalhabilidade medida pela NBR NM 67 (ABNT, 1998b): concreto – Determinação da consistência pelo abatimento do tronco de cone – método de ensaio, ou pela NBR NM 68 (ABNT, 1998c): concreto – Determinação da consistência pelo espalhamento na mesa de Graff. A determinação da consistência do concreto, pelo espalhamento da mesa de Graff, é aplicável para misturas que atinjam o espalhamento mínimo de 350 milímetros, mas limitado ao tamanho da mesa, de 700 milímetros. Podemos dizer que o slump flow test trata-se de adaptação dos ensaios previstos na norma brasileira para casos onde o concreto tem uma alta capacidade de fluidez.
Figura 05: Execução do Slump Flow Test e Slump T50
Execução do ensaio:
O Slump Flow Test consiste em preencher o cone de Abrams até o topo sem qualquer compactação, o cone deve ser previamente umedecido e deverá estar apoiado sobre uma placa metálica também umedecida. Depois de preenchido o cone deve se içar o mesmo, deixando assim que o concreto flua livremente sobre a chapa metálica, conforme demonstrado na Figura 05 (TUTIKIAN, 2004).
Quadro 05: Limites de resultados para o slump flow test.
Fonte: Adaptado de Tutikian,2004
Alguns autores apenas avaliam os resultados referentes ao abatimento e espalhamento final do concreto (resultante da média de duas medidas perpendiculares de espalhamento), outros, porém avaliam ainda o chamado T50 cm, que se refere ao tempo gasto pelo concreto até alcançar a marca dos 500 mm. Os parâmetros podem variar conforme a fonte pesquisada e, ficando entre 600mm o limite mínimo e o limite máximo de 800mm para o ensaio de espalhamento conforme demonstra o Quadro 05 (TUTIKIAN, 2004).
Para os tempos do ensaio Slump Flow T50, os limites são bem mais variados conforme exposto no Quadro 06, ficando entre 2 segundos, indicativo de um concreto com alta fluidez e 10 segundos, que sugere um concreto menos fluido
MÍNIMO MÁXIMO
EFNARC (2002) 650 800
Gomes (2002) 600 700
Gomes et al. (2003) 600 750 Araujo et al. (2003) 650 800 Rigueira Victor et al. (2003) 600 800 Barbosa et al. (2002) 550 700 Peterssen (1999) 650 725 Tviksta (2000) 600 -Coppola (2000) 600 750 Palma (2001) 650 750 ESPALHAMENTO (mm) REFERÊNCIAS
Quadro 06: Limites de resultados para o slump flow T50
Fonte: Adaptado de Tutikian,2004
3.5.2 Ensaio da Caixa L
Segundo GOMES; BARROS (2009), neste ensaio é possível medir não só a capacidade que o concreto tem de fluir, mas também a capacidade do mesmo em transpor obstáculos como por exemplo, as armaduras, sem que ocorra perda na coesão da mistura. Este equipamento é dividido em duas partes, a primeira onde é colocado inicialmente o concreto, o qual possui uma espécie de portinhola, a qual é aberta para que o CAA possa escoar através de barras que simulam uma armadura. O espaçamento entre essas barras não é padronizado, porém segundo Tutikian (2004), o correto seria se possível fazer a parte a qual se referem às armaduras móveis, podendo assim alterar espaçamento, bitola das barras e demais características, a fim de simular uma maior gama de situações que possam ocorrer na prática.
Execução do ensaio:
Conforme demonstrado na Figura 06, deve-se acomodar a caixa - L em solo ou piso nivelado e umedecê-la levemente. É necessário fechar a portinhola da mesma para então preencher a parte vertical com concreto (para isto, podem ser utilizadas colheres ou conchas para concreto). O volume de concreto necessário para este ensaio é de aproximadamente 12 litros, após aberta a portinhola, o concreto escoa por entre as barras metálicas atingindo toda a face horizontal da caixa, tendendo ao nivelamento (RAMBO, 2009).
MÍNIMO MÁXIMO
EFNARC (2002) 2 5
Gomes (2002) 4 10
Gomes et al. (2003) 3 7 Araujo et al. (2003) 2 5 Rigueira Victor et al. (2003) 3 6
Peterssen (1999) 3 7
Tviksta (2000) 3 7
Coppola (2000) 5 12
Palma (2001) 3 6
Figura 06: Execução do Ensaio da Calha L
Fonte: Autoria Própria (2018)
O ensaio da caixa L fornece os parâmetros T20 e T40 que são os tempos necessários para o fluxo alcançar o comprimento horizontal de 20cm e 40cm respectivamente e H2/H1 que é a razão entre a altura no trecho final (H2) e a altura no trecho inicial (H1) na parte horizontal da caixa L. Os valores adotados pela maioria dos pesquisadores para essa razão são entre 0,8 e 1,00 (TUTIKIAN, 2004).
Quadro 7: Valores característicos do ensaio em Caixa L segundo diversos pesquisadores.
Fonte: Adaptado de TUTIKIAN (2004)
H/H1 T20 (s) T40 (s) MÍNIMO MÁXIMO EFNARC (2002) 0,80 - - 2 5 FURNAS (2004) - - -Gomes (2002) 0,80 <1 <2 4 10 Gomes et al. (2003) 0,80 0,5-1,5 2-3 3 7 Araujo et al. (2003) 0,80 - - 2 5
Rigueira Victor et al. (2003) 0,80 <1,5 <3,5 3 6
Peterssen (1999) 0,80 - - 3 7 Barbosa et al. (2002) - - -Tviksta (2000) 0,80 - - 3 7 Coppola (2000) 0,80 - - 5 12 Palma (2001) 0,80 - - 3 6 TEMPO (s) MEDIDAS REFERÊNCIAS
