UNIVERSIDADE DO ESTADO DE MATO GROSSO – UNEMAT
SANANDA DA SILVA TEIXEIRA
AVALIAÇÃO DA RESISTÊNCIA À COMPRESSÃO DO CONCRETO
MOLDADO COM SEIXO ROLADO AMARELO TÍPICO DA REGIÃO DE
SINOP-MT
Traço em volume 1:2,5:4
Sinop-MT
2018/2
UNIVERSIDADE DO ESTADO DE MATO GROSSO – UNEMAT
SANANDA DA SILVA TEIXEIRA
AVALIAÇÃO DA RESISTÊNCIA À COMPRESSÃO DO CONCRETO
MOLDADO COM SEIXO ROLADO AMARELO TÍPICO DA REGIÃO DE
SINOP-MT
Traço em volume 1:2,5:4
Projeto de Pesquisa apresentado à Banca Examinadora do Curso de Engenharia Civil – UNEMAT, Campus Universitário de Sinop-MT, como pré-requisito para obtenção do título de Bacharel em Engenharia Civil.
Prof. Orientador: Eng. Civ. Emanoel Augustus Brito Coimbra.
Sinop-MT
2018/2
I
LISTA DE TABELAS
II
LISTA DE EQUAÇÕES
III
LISTA DE FIGURAS
Figura 1 – Seixo rolado amarelo misto ... 14 Figura 2 – Brita preta 01. ... 15
IV
LISTA DE ABREVIATURAS
ABNT – Associação Brasileira de Normas Técnicas. NBR – Norma Brasileira.
CPs – Corpos de prova. MPa – Megapascals.
Kgf/cm2 – Quilograma-força por centímetro quadrado. CP I – Cimento Portland Comum.
CA – Concreto Armado.
C 20 – Concreto resistente à compressão de 20 megapascals. A/C – Fator água/cimento.
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DADOS DE IDENTIFICAÇÃO
1. Título: Avaliação da resistência à compressão do concreto moldado com
seixo rolado amarelo típico da região de Sinop-MT: Traço em volume 1:2,5:4.
2. Tema: Construção civil.
3. Delimitação do Tema: Materiais e componentes de construção. 4. Proponente: Sananda da Silva Teixeira
5. Orientador: Emanoel Augustus Brito Coimbra
7. Estabelecimento de Ensino: Universidade do Estado de Mato Grosso. 8. Público Alvo: Profissionais de engenharia civil da região de Sinop-MT. 9. Localização: Avenida Francisco de Aquino Correa, s/n, Aquarela das Artes,
Sinop-MT.
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SUMÁRIO
LISTA DE TABELAS ... I LISTA DE EQUAÇÕES ... II LISTA DE FIGURAS ... III LISTA DE ABREVIATURAS ... IV DADOS DE IDENTIFICAÇÃO ... V 1 INTRODUÇÃO ... 7 2 PROBLEMATIZAÇÃO ... 8 3 JUSTIFICATIVA... 9 4 OBJETIVOS ... 10 4.1 OBJETIVO GERAL ... 10 4.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS ... 10 5 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA ... 11 5.1 CONCRETO ... 11 5.2 AGREGADOS ... 11 5.3 CONCRETO ARMADO ... 11
5.3.1 Estruturas de concreto armado... 12
5.4 TRAÇO ... 12 5.5 CONSISTÊNCIA ... 13 5.6 RELAÇÃO ÁGUA/CIMENTO ... 13 6 METODOLOGIA ... 14 7 CRONOGRAMA ... 17 8 REFERENCIAL BIBLIOGRÁFICO ... 18
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1 INTRODUÇÃO
A principal característica do concreto armado é a sua resistência devido à combinação entre concreto e aço, unindo a resistência à compressão do concreto com a resistência à tração do aço, caracterizando-se como uma solução para os problemas relacionados ao concreto simples.
Sob mesmo ponto de vista, o bom resultado entre a combinação de concreto e aço se deu devido à aderência entre estes materiais, com isso, quando submetidos a carregamentos o grau de deformação é praticamente igual para ambos. Na fase endurecida o concreto e a armadura de aço passam a trabalhar como elemento único impedindo o afastamento e possível ruptura do elemento estrutural.
Ademais, suas vantagens sobressaem suas desvantagens, aliando isto ao conhecimento já estudado e normalizado em passo a passo de todos os procedimentos e cálculos desde a fabricação até a cura, torna o concreto armado um dos materiais mais versáteis atualmente, aplicado em diversas estruturas como edifícios, barragens e obras de pavimentações.
O uso do concreto armado está enraizado nos métodos de construção do país a muito tempo e em larga escala, tem-se registro de que os primeiros empregos do concreto armado no Brasil foram em 1901 na construção de galerias pluviais e em 1904 em Copacabana – Rio de Janeiro em 1904 na construção de residências (BASTOS, 2006). Para manter o controle, normas regulamentadoras e técnicas construtivas foram aperfeiçoadas ao longo das décadas, abrindo espaço para a introdução de estudos com as mais variadas possibilidades.
Os dados apontam que o estado de Mato Grosso concluiu o ano de 2017 com um faturamento sobre as vendas em varejo de materiais para a construção civil com cerca de R$ 3,7 bilhões (ACOMAC-MT, 2018). E na região norte de Mato Grosso destaca-se Sinop, que está entre os municípios do estado com índices satisfatórios em relação ao desenvolvimento no setor de construção civil.
É perceptível o elevado consumo de concreto nas construções que se espalham pelo município de Sinop, possibilitando assim a procura por novos componentes que substituam os tradicionalmente usados na fabricação de concreto, como a introdução do seixo rolado amarelo, que já vem sendo aplicado nas construções em concreto devido aos fatores econômicos e a disponibilidade do material na região.
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2 PROBLEMATIZAÇÃO
A necessidade de produzir um concreto com um bom desempenho e menor custo tem-se tornado prioridade, o componente que possibilita vários estudos devido a sua diversidade é o agregado. Do volume total de um concreto sabe-se que a fração dos agregados (graúdos e miúdos) representam aproximadamente 3/4 e devem seguir rigidamente os parâmetros necessários apresentados pela Associação Brasileira de Normas Técnicas – ABNT NBR 7211 Agregado para concreto - Especificação.
O seixo rolado amarelo está sendo comercializado em Sinop-MT como agregado graúdo para concreto devido seu menor custo em relação ao granito, visto que o seixo é extraído na região. Portando, considerando que os agregados graúdos influenciam em uma parcela significativa na resistência final do concreto, ao substituir do granito por seixo rolado amarelo para este determinado traço de concreto será satisfatória?
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3 JUSTIFICATIVA
A história do concreto é antiga e seu percurso até a atualidade é longo, mantendo-se em constante aperfeiçoamento, sendo comum surgirem novos componentes em sua produção. O Brasil é um país onde as obras de construção civil são prioritariamente executadas em concreto devido às suas resistências adquiridas com o tempo, melhor trabalhabilidade e uma gama variada de componentes que abrem possibilidade para inúmeras pesquisas.
Ao se produzir um concreto com alta resistência à compressão encarece-se o seu valor devido a composição de seu traço exigir os melhores componentes disponíveis no mercado. No entanto, dependendo da obra solicitada pode-se chegar em um meio termo entre resistência e valor do produto final.
Observando o emprego do seixo rolado amarelo nas construções em concreto no município de Sinop, esta pesquisa será realizada juntamente com outros alunos da Universidade do Estado de Mato Grosso, para verificar se a aplicação do seixo rolado amarelo atingirá os valores mínimos de resistência à compressão exigidos para cada traço de concreto analisado.
Nesta pesquisa será analisado o emprego do seixo rolado amarelo em um traço comumente usado para estruturas de concreto armado. Estabelecendo um parâmetro do seixo rolado amarelo em relação ao granito, agregado referência comumente utilizado, comparando os valores a serem obtidos e assim formando uma relação custo benefício ao realizar esta troca de agregado.
Como mostra a Tabela 1, o motivo para cada vez mais empregarem o seixo rolado como fonte alternativa à brita na fabricação de concreto armado é a enorme diferença de preço entre esses agregados, pode-se perceber que o seixo possui quase metade do preço da brita preta (granito), que em uma alta demanda de concreto representa uma parcela significativa de economia no preço final de uma obra.
Tabela 1 – Comparação de preço entre os agregados. Agregado R$ a tonelada
Seixo rolado amarelo 70 Brita preta 130
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4 OBJETIVOS
4.1 OBJETIVO GERAL
Avaliar a possível substituição do granito, agregado graúdo comumente usado na produção de concreto armado, por um seixo rolado amarelo.
4.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS
Manter o abatimento através do ensaio slump test e avaliar o fator água/cimento – (A/C).
Avaliar a resistência característica à compressão – fck do concreto moldado com a utilização de seixo rolado.
Avaliar o custo do concreto produzido com seixo rolado amarelo e comparar com o custo do concreto produzido com o agregado referência.
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5 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA
5.1 CONCRETO
Os Greco-Romanos deram origem ao primeiro concreto que sem tem registro na história ao adicionar água as misturas conhecidas atualmente como aglomerantes e agregados (NEVILLE, 2016). Desde a Idade Média as composições do concreto se alteram conforme a necessidade da região, seja economicamente e/ou ambientalmente, motivando novos estudos e aperfeiçoando práticas construtivas tanto para a aplicabilidade quanto para os estados de cura.
5.2 AGREGADOS
Os agregados se tornam peças chaves na produção do concreto, visto que ocupam aproximadamente 3/4 do volume total, suas propriedades mecânicas e mineralógicas influenciam diretamente na resistência final, possuindo dimensões separas em duas classes, graúdos e miúdos, para atribuir melhor qualidade ao concreto (NEVILLE, 2016).
Além de reduzir os custos com cimento e aumentar significativamente a resistência na fase endurecida os agregados reduzem os impactos de retração e calor de hidratação que o concreto está sujeito. Podem ser naturais ou artificiais e são embasados pela ABNT NBR 7211 Agregados para concreto - Especificação.
5.3 CONCRETO ARMADO
A principal característica do concreto é o seu ganho nos valores de fck ao longo do seu processo de cura, entretanto, sua resistência característica à tração - ftk está em uma escala muito menor. Devido essa insuficiência buscou-se adicionar ao concreto elementos que possuíam bons resultados quando submetidos aos esforços de tração.
Como consequência, ao adicionar barras de aço ao concreto criou-se o concreto armado aliando a resistência à compressão do concreto com a resistência à tração do aço, formando um novo conceito que revolucionou a indústria da construção civil abrindo espaço para novas técnicas construtivas. O aço utilizado pode ser classificado em barras ou fios e variam de acordo com a tensão de escoamento solicitada (CA-25, CA-50, CA-60) que constitui a armadura passiva do concreto. Em
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contrapartida, à medida que o concreto armado ganha maiores valores às resistências, devido ao aço seu peso próprio aumenta significativamente.
O bom resultado desta combinação se deu por três motivos: a aderência entre os dois materiais, fazendo com que ambos resistam em conjunto se expostos às deformações, à dilatação térmica (sofrida pelo aumento de temperatura) possuírem valores aproximados e da proteção que o concreto fornece às barras de aço impedindo a oxidação e garantindo maior duração do elemento (SOUZA JÚNIOR, 200-?).
5.3.1 Estruturas de concreto armado
Devido seu bom desempenho estrutural o traço escolhido de concreto armado é comumente usado em pilares, vigas e lajes para obras de variados tamanhos. Os pilares são um dos elementos de maior importância em uma edificação transmitindo as cargas verticais recebidas para os elementos de fundação. Já as vigas e lajes são elementos horizontais combinados para suportarem as cargas e ações ao qual a edificação está sujeita (BASTOS, 2016).
5.4 TRAÇO
O traço irá indicar a maneira correta de se preparar o concreto determinando as quantidades necessárias dos materiais a serem utilizados. Indicando a fração ordenada de cimento, agregado miúdo e agregado graúdo que será misturada com uma determinada quantia de água dependendo de cada tipo de concreto.
O passo a passo do traço estabelecido deve ser seguido rigorosamente pois as resistências a serem obtidas serão influenciadas diretamente. Tanto os agregados como a água utilizados no processo devem estar devidamente limpos e livre de impurezas que possam influenciar no resultado final. Para estruturas de concreto armado traço em volume indicado é 1:2,5:4 que corresponde ao traço em massa 1:2,71:3,52.
Neste traço será utilizado Cimento Portland – CP II e areia (agregado miúdo natural) extraído do leito do rio Teles Pires para que atinja a classe C 20 recomendada para concretos com armaduras que não foram submetidas à alongamentos.
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5.5 CONSISTÊNCIA
A consistência é uma característica do concreto fresco que facilita sua aplicação possibilitando um bom preenchimento entre as formas e o aço. A redução dos vazios e a homogeneidade da pasta são necessários para o concreto atingir sua resistência estimada na fase endurecida.
Além disso, vários fatores podem influenciar no processo de trabalhabilidade do concreto, como o traço utilizado, o meio de produção e a forma de utilização. O ensaio realizado para medir a trabalhabilidade é o slump test, ensaio de abatimento do tronco de cone, que deve ser realizado logo após a mistura.
Ao realizar o Slump Test verifica-se o grau de trabalhabilidade da amostra de concreto no estado plástico avaliando se a consistência obtida é suficiente para o destino requerido. Através deste ensaio pode-se obter um parâmetro de influência dos dois agregados na trabalhabilidade do traçado deste concreto.
5.6 RELAÇÃO ÁGUA/CIMENTO
A água é um elemento fundamental na preparação de um concreto, visto que o cimento absorve cerca de 19% do seu peso total em água para formar os cristais sólidos que proporcionam uma boa resistência final (FREITAS JÚNIOR, 2016).
Desse modo, para um bom desempenho final na capacidade de resistência aos esforços, um concreto precisa ter sua relação A/C devidamente calculada. A quantidade necessária só poderá ser definida após estudos de dosagens, levando em consideração o traço, os agregados, o tipo de cimento e o destino de uso do concreto.
Em contrapartida, o uso em excesso de água na pasta de concreto pode acarretar em problemas como fissuras por retração, diminuição das resistências aos esforços e elevados índices de vazios. Por outro lado, o emprego de pouca água torna a pasta de concreto pouco trabalhável, dificultando o lançamento e adensamento correto do concreto.
Outrossim, quanto maior a relação A/C maior será a porosidade e permeabilidade de um concreto e quanto maior for a porosidade menor será a resistência à compressão adquirida pelo concreto. A quantidade de A/C e a quantidade de agregados numa pasta de concreto são diretamente proporcionais, à medida que aumenta a relação A/C aumenta também a quantidade de agregados.
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6 METODOLOGIA
A ABNT NBR 6502 Rochas e solos, define seixo como fragmentos arredondados de outras rochas encontrados nos fundos de rios. O seixo rolado foi escolhido como agregado graúdo natural base para este estudo é extraído do rio Teles Pires próxima a região de Sinop - MT e vendido pela empresa Mineração Aeroporto. Suas dimensões são mistas, coloração predominantemente amarelada possuindo formas que variam entre liso arredondado e levemente rugoso, conforme mostra a Figura 1.
Figura 1 – Seixo rolado amarelo misto Fonte: (ACERVO PESSOAL, 2018)
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A comparação dos valores de resistência à compressão será feita com a brita preta 01, um agregado natural industrial proveniente do britamento de granitos extraídos da região de Nobres – MT, possui formas angulosas e ásperas, de coloração entre cinza claro à escuro, conforme mostra a figura 2.
Figura 2 – Brita preta 01. Fonte: (BRITAS TOMAZELLI, 2018)
Para realizar o levantamento das características entre o concreto dosado com seixo rolado amarelo e o granito foram realizados ensaios normalizados pela ABNT. O preparado seguirá as exigências da NBR NM 33 (ABNT, 1998) para a amostragem do concreto fresco, sempre realizando anotações sobre a data e o horário em que se adicionou água a mistura.
O slump test será realizado com base na NBR NM 67 (ABNT, 1998) ainda no estado fresco do concreto será mantido o abatimento, avaliando o fator A/C. Com o ensaio de abatimento pode-se analisar a existência de excesso ou ausência da quantidade de água necessária para a boa textura do concreto.
O ensaio de abatimento será realizado em uma forma tronco-cônica onde serão dispostas três camadas da massa de concreto intercaladas por 25 golpes realizados por hastes de socamento, logo após a retirada da forma, calcula-se a diferença entre a altura da forma e a altura da massa de concreto. Somente após obter um bom resultado do slump test, o concreto passará para a fase de moldagem dos CPs.
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Os corpos de prova – CPs passarão pelo processo de moldagem e cura conforme estabelecido na NBR 5738 (ABNT, 2015). Serão moldados 40 CPs cilíndricos de 15 x 30 cm, sendo 20 CPs para o concreto moldado com seixo rolado amarelo e 20 CPs para o concreto moldado com granito, para serem rompidos à compressão 20 CPs na idade de 7 dias e 20 CP para a idade de 28 dias. Os moldes devem estar devidamente limpos, livres de impurezas que possam reagir com o concreto e besuntado com óleo mineral antes de receber a mistura.
Os CPs precisam estar dispostos em superfícies livres de vibrações, com a mistura uniforme será disposta as camadas para realizar o adensamento. Nas primeiras 24 horas deve-se manter os CPs capeados e em locais livres de intempéries para evitar perda d’água. Após este período os CPs serão retirados dos moldes e dispostos em um tanque com solução saturada de hidróxido de cálcio como estabelecido na NBR 5738.
Logo após a fase de cura do concreto, no estado endurecido será realizado o ensaio de resistência à compressão através da NBR 5739 (ABNT, 2018), obtendo valores para a comparação do custo-benefício entre os dois agregados.
A ruptura dos CPs será realizada na prensa hidráulica que deve estar devidamente limpa e calibrada, aplicando-se uma carga contínua entre 0,15 e 0,45 Mpa/s. O fck medido em megapascals – MPa, será calculado com base nos dados de dimensão dos corpos de prova dado em milímetros – mm e pela força máxima suportada em Newtons – N, como mostra a Equação 1, retirada da NBR 5739.
Fc = 4F
𝜋 x D2 Equação 1
Como será utilizada a prensa hidráulica do laboratório de solos da UNEMAT localizada no campus Imperial, haverá uma conversão de valores, pois a prensa apresenta os resultados em kgf/cm2. Portanto, será convertido os valores de kgf/cm2 para MPa.
Após serem obtidos os valores de resistência à compressão do concreto moldado com seixo e do concreto moldado com granito, será tabelado os valores de Fck e comparado com o custo final do concreto moldado, que varia conforme a necessidade do fator A/C. Podendo assim estabelecer se pelo Fck e custo final obtido, existe uma boa relação custo-benefício na substituição do granito, na fração dos agregado graúdos em um traço de concreto armado, por seixo rolado amarelo.
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7 CRONOGRAMA
ATIVIDADES
2019
DEZ JAN FEV MAR ABR MAI JUN Encontros com o orientador Pesquisa bibliográfica preliminar Preparo dos CPs Cura dos CPs Rompimentos dos CPs e coleta de dados Redação da monografia Revisão e entrega oficial do trabalho Apresentação do trabalho em banca
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8 REFERENCIAL BIBLIOGRÁFICO
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR NM 33: Concreto – Amostragem de concreto fresco. Rio de Janeiro, 1998.
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_____NBR 5738: Concreto – Procedimento para moldagem e cura de corpos de prova. 2 ed. Rio de Janeiro, 2015.
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_____NBR 6205: Rochas e solos. Rio de Janeiro, 1995.
_____NBR 7211: Agregados para concreto – Especificação. 3 ed. Rio de Janeiro, 2009.
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