UNIVERSIDADE DO SUL DE SANTA CATARINA FERNANDO KLIMA FELIPE
JOSIE PANATTO
INVESTIGAÇÃO DO USO DE FINOS SUPLEMENTARES PROMOTORES DE VISCOSIDADE PARA CONCRETO AUTOADENSÁVEL
Tubarão 2017
FERNANDO KLIMA FELIPE JOSIE PANATTO
INVESTIGAÇÃO DO USO DE FINOS SUPLEMENTARES PROMOTORES DE VISCOSIDADE PARA CONCRETO AUTOADENSÁVEL
Trabalho de Conclusão de Curso apresentado ao Curso de Engenharia Civil da Universidade do Sul de Santa Catarina como requisito parcial à obtenção do título de Engenheiro Civil.
Orientadora: Prof. Lucimara Aparecida Schambeck Andrade, Ms Co-orientador: Prof. Rennan Medeiros, Esp
Dedicamos a todos que estiveram ao nosso lado, torcendo para que pudéssemos atingir nosso objetivo.
AGRADECIMENTOS FERNANDO KLIMA FELIPE
Agradeço, em primeiro lugar a Deus, que me outorgou a oportunidade de realizar este sonho.
Ao meu pai Oscar Inocio Felipe e minha mãe Lurdes Klima Felipe, primeiramente pela educação que me transmitiram e por sempre me incentivar durante os momentos de dificuldades encontradas durante o decorrer de todo o curso e ao longo da minha vida.Aos meus irmãos Carlos Miguel Klima Felipe e Letícia Klima Felipe pelo amor e carinho.
A minha namorada Camila Calegari Pizzetti, desde o momento em que decidimos ter um relacionamento, me surpreende a cada dia com seu apoio e motivação. Sempre com muita dedicação, compreensão, amor e carinho comigo, esforçando-se para que tudo ocorra da melhor forma.
A minha amiga Josie Panatto, por ter encarado o desafio de desenvolver este estudo, sua participação foi de suma importância, sempre presente, motivada e com vontade de adquirir mais conhecimentos.
Meus sinceros agradecimentos à nossa orientadora, professora Lucimara Aparecida Schambeck Andrade e ao nosso co-orientador Rennan Medeiros, pelos ensinamentos passados, pela ajuda, orientação e por acreditarem em nosso potencial para desenvolver este trabalho. Quero aqui também, estender meus sinceros agradecimentos a todos os outros professores que contribuíram para minha formação profissional, serei eternamente grato por todo conhecimento adquirido.
Ao Professor Maurício Alberto Büchele Motta, pelas ótimas aulas e por sua receptibilidade no momento em que cheguei a esta universidade enquanto coordenador. A funcionária e amiga Deise Helena Alano Andrejczuk, por nossas conversas, sempre transmitindo bons conselhos, dedicada e preocupada com cada aluno, tratando-nos como se fosse uma irmã para cada um que por ali passa.
Ao pessoal do LEC pelo apoio, pelos conhecimentos que nos foram transmitidos e a receptividade que tiveram conosco.As empresas JR Produtos e Serviços e Revelux Revestimentos por disponibilizaremos materiais necessários para a realização dos ensaios.
E meu agradecimento especial a cada amigo que tive no decorrer do curso, muitos de forma passageira, porém, muitos que terei o prazer de manter contato ao longo da minha vida.
AGRADECIMENTOS JOSIE PANATTO
Agradecer aos meus pais e ao meu noivo Eder, pela paciência e incentivo para continuar lutando pelos meus objetivos, a não desistir desta segunda graduação, mesmo quando a dificuldade em continuar era maior que o desejo em me formar como engenheira civil. Vocês são os responsáveis por esta conquista.
Aos meus amigos e minha família, por não estar com vocês em alguns momentos e, mesmo assim, entenderem que a minha ausência era necessária para finalizar a faculdade.
A empresa JR Produtos e Serviços, que sempre me proporcionou adquirir experiência profissional ao longo desses anos e se dispôs a ajudar na realização dessa pesquisa, disponibilizando materiais e alguns equipamentos.
Ao meu colega Fernando Klima Felipe, pelo convite em ser sua dupla neste trabalho de conclusão de graduação, e por ter me apresentado à Unisul, se não fosse ele, possivelmente não estaria digitando essas linhas de agradecimentos neste ano.
A nossa orientadora Lucimara, que aceitou nosso convite, mesmo com tantos compromissos profissionais e acreditou que seríamos capazes de realizar esta pesquisa.
Ao nosso co-orientador e professor Rennan,não tenho palavras para agradecer sua disponibilidade em nos orientar dentro e fora do laboratório, sempre disposto a nos ajudar, independente do horário.
Não poderia deixar de agradecer também à equipe que trabalha do LEC juntamente com o Prof. Rennan por todo apoio e incentivo.
A secretária Deise Helena Alano Andréjczuk que sempre muito gentil, me ajudou a me organizar de forma que pudesse terminar a graduação no tempo planejado.
“O sucesso nasce do querer, da determinação e persistência em se chegar a um objetivo.” (José de Alencar).
RESUMO
O concreto é o material construtivo mais utilizado no mundo e o concreto autoadensável (CAA) veio para revolucionar o mercado de trabalho por características como fluidez, trabalhabilidade, resistência à segregação e a exsudação. Para isso, o CAA necessita de uma considerável quantidade de finos em sua composição, além do uso de aditivos superplastificantes. Nessa pesquisa será realizado um estudo comparativo analisando o desempenho do CAA contendo apenas cimento Portland como fino em relação ao CAA como uso de diferentes adições de finos como metacaulin, fíler calcário e cinza volante. Por meio dos critérios de avaliação dos ensaios de Slump Flow, Funil-V, Caixa-L para o estado fresco e teste de resistência mecânica para o estado endurecido.Os corpos de prova foram moldados conforme a NBR 15823-1 (ABNT, 2010), totalizando 90 corpos de provas para 10 traços realizados. Após a desmoldagem, os corpos de prova foram submetidos ao ensaio de resistência à compressão conforme a NBR 5739 (ABNT, 2007), sendo os mesmos rompidos com as idades de 1, 3 e 7 dias. No ensaio de resistência à compressão, verificou-se que todos os finos tiveram um aumento da resistência em comparação ao traço piloto, porém o metacaulim foi superior em relação à cinza volante e ao fíler calcário, bem como seu custo final para 1 m³ de CAA com Fck de 30 MPa, tornou-se 66% mais oneroso em relação às outras adições.
Palavras-chave: Concreto autoadensável. Finos suplementares. Metacaulim. Cinza volante.Fíler calcário.
ABSTRACT
Concrete is the most widely used construction material in the world and selfcompacting concrete (CAA) has come to revolutionize the job market by features such as fluidity, workability, resistance to segregation and exudation. For this, the CAA requires a considerable amount of fines in its composition, in addition to the use of superplasticizing additives. In this research will be carried out a comparative study analyzed the performance of CAA containing only Portland cement as thin compared to CAA withthe use of different additions of fines such as metacaulin, limestone fillers and fly ash. By means of the evaluation criteria of the tests of Slump Flow, Funil-V, Box-L for the fresh state and test of mechanical resistance for the hardened state. The specimen were molded according to NBR15823-1 (ABNT, 2010), totaling 90 specimen for 10 traces performed. After the demolding, the specimen were submitted to the compressive strength test according to NBR 5739 (ABNT, 2007), and they were ruptured at the ages of 1, 3 and 7 days. In the compression test, it was verified that all the fines had na increase of the resistance in comparison to the pilot test, but the metacaulim was superior in relation to fly ash and the limestone fillers, as well as its final cost for 1 m³ of CAA with fck of 30 MPa, became 55,5 % more expensive in relation to others.
LISTA DE ILUSTRAÇÕES
Figura 1 – Mesa de espalhamento ... 30
Figura 2 - Cone de Abrams ... 30
Figura 3 - Funil-V ... 31
Figura 4 – Caixa-L ... 32
Figura 5 - Fases do processo experimental ... 44
Figura 6 – Ensaio de umidade (a) aquecimento (b) verificação ... 47
Figura 7 –Amassamento do concreto(a) colocação dos materiais (b) CAA... 47
Figura 8 – Procedimento da preparação do CAA. ... 48
Figura 9 – Teste de espalhamento (a) preenchimento (b) execução... 49
Figura 10 – Teste Funil-V (a) preenchimento (b) execução ... 49
Figura 11 – Teste Caixa-L (a) preenchimento (b) execução ... 50
Figura 12 – Corpo de prova desmoldado ... 51
Figura 13 – Corpo de prova regularizado ... 52
Figura 14 - Espalhamento do CAA ... 56
LISTA DE GRÁFICOS
Gráfico 1- Curva granulométrica da areia de britagem ... 42
Gráfico 2 – Curva granulométrica do pedrisco ... 42
Gráfico 3 – Curva granulométrica da areia fina ... 43
Gráfico 4 - Resistência do fíler calcário ... 58
Gráfico 5 - Resistência do metacaulim ... 59
Gráfico 6 - Resistência da cinza volante ... 59
Gráfico 7 - Resistência do traço piloto ... 60
Gráfico 8 – Diagrama de dosagem da cinza volante ... 62
Gráfico 9 – Diagrama de dosagem do fíler calcário ... 63
LISTA DE TABELAS
Tabela 1 - Limites de resultados para o Teste Slump Flow... 31
Tabela 2 - Limites dos ensaios no Funil – V ... 32
Tabela 3 - Limites de resultados para Caixa - L ... 33
Tabela 4 - Características do cimento... 40
Tabela 5 – Massa específica dos finos suplementares ... 41
Tabela 6 – Massa específica dos agregados ... 41
Tabela 7 – Características do aditivo ... 43
Tabela 8 – Composição do concreto – a/c 0,42 ... 45
Tabela 9 – Composição do concreto – a/c 0,50 ... 45
Tabela 10 – Composição do concreto – a/c 0,65 ... 45
Tabela 11 – Composição do concreto – traço piloto a/c 0,29 ... 46
Tabela 12 – Teor de umidade ... 46
Tabela 13 – Reajuste da composição do concreto – traço rico ... 53
Tabela 14 – Reajuste da composição do concreto - traço médio... 54
Tabela 15 – Reajuste da composição do concreto - traço pobre ... 54
Tabela 16 – Reajuste da composição do concreto – traço piloto... 54
Tabela 17 – Valores do ensaio de espalhamento ... 55
Tabela 18 - Valores dos ensaios para o Funil – V ... 56
Tabela 19 - Valores dos ensaios para a Caixa - L ... 57
Tabela 20 – Custo para produzir 1 m³ de CAA ... 64
Tabela 21 – Resistência e Desvio Padrão do fíler calcário... 69
Tabela 22 - Resistência e Desvio Padrão do metacaulim ... 69
Tabela 23 - Resistência e Desvio Padrão da cinza volante ... 70
Tabela 24 - Resistência e Desvio Padrão do traço piloto ... 70
Tabela 25 – Pesagem traço 01 ... 71
Tabela 26 – Pesagem traço 02 ... 71
Tabela 27 – Pesagem traço 03 ... 71
Tabela 28 – Pesagem traço 04 ... 72
Tabela 29 - Pesagem traço 05 ... 72
Tabela 30 - Pesagem traço 06 ... 72
Tabela 31 - Pesagem traço 07 ... 73
Tabela 33 - Pesagem traço 09 ... 73
Tabela 34 - Pesagem traço 10 ... 74
Tabela 35 – Parâmetros de dosagem do fíler calcário ... 75
Tabela 36 - Parâmetros de dosagem da cinza volante ... 75
Tabela 37 - Parâmetros de dosagem da metacaulim... 75
Tabela 38 - Classes de espalhamento do CAA em função de sua aplicação ... 77
Tabela 39 - Classes de habilidade passante do CAA em função de sua aplicação... 77
LISTA DE QUADROS
LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS
µm – Micrômetro
a/c – Relação água e cimento
ABNT – Associação Brasileira de Normas Técnicas ASTM - American Society for Testingand Materials C3A – Aluminato tricálcico
CAA – Concreto Autoadensável cm – Centímetros
cm³ - Centímetro cúbico
CPI – Cimento Portland Comum
CPII-E – Cimento Portland Composto com Escória CPII-F – Cimento Portland Composto com Fíler CPIII – Cimento Portland de Alto Forno
CPII-Z – Cimento Portland Composto com Pozolana CPIV – Cimento Portland Pozolânico
CPV-ARI – Cimento Portland de Alta Resistência Inicial CV – Cinza Volante
dm³ - Decímetro cúbico FC – Fíler Calcário
Fck – Resistência característica à compressão do concreto g – Grama
H1 – Altura 1 H2 – Altura 2
ISO – Organização Internacional para Padronização kg – Quilograma
kgf – Quilograma força l - Litros
LEC – Laboratório de Engenharia Civil MC – Metacaulim
m – Metros m³ - Metro cúbico mm – milímetros
NBR – Normas Técnicas Brasileira NM – Normalização do Mercosul rpm – Rotação por minuto
s – Segundos Sd – Desvio padrão
T50 – Tempo para atingir a marcação de 50 centímetros UNISUL – Universidade do Sul de Santa Catarina
SUMÁRIO 1 INTRODUÇÃO... 21 1.1 JUSTIFICATIVA ... 21 1.2 OBJETIVOS ... 22 1.2.1 Geral ... 22 1.2.2 Específicos ... 22 1.3 ESTRUTURA DO TRABALHO ... 23 2 CONCRETO AUTOADENSÁVEL ... 24 2.1 DEFINIÇÃO ... 24 2.2 HISTÓRICO ... 25 2.3 VANTAGENS DO CAA ... 25
2.4 PROPRIEDADES NO ESTADO FRESCO ... 26
2.4.1 Fluidez ... 27
2.4.2 Coesão ... 28
2.4.3 Viscosidade ... 28
2.5 ENSAIOS PARA DETERMINAÇÃO DAS PROPRIEDADES REOLÓGICAS ... 28
2.5.1 Slump Flow ou Cone de Abrams ... 29
2.5.2 Funil-V... 31 2.5.3 Caixa-L ... 32 2.6 MATERIAIS CONSTITUINTES ... 33 2.6.1 Cimento Portland ... 33 2.6.2 Finos suplementares ... 34 2.6.3 Agregados ... 36 2.6.4 Água ... 38 2.6.5 Aditivos ... 38 2.6.5.1 Superplastificante ... 38 3 MATERIAIS E MÉTODOS ... 40 3.1 MATERIAIS ... 40 3.1.1 Cimento Portland ... 40 3.1.2 Finos suplementares ... 40 3.1.3 Agregados ... 41 3.1.4 Água ... 43 3.1.5 Aditivos ... 43
3.2 MÉTODOS ... 44
3.2.1 Definição da dosagem... 44
3.2.2 Pesagem dos materiais ... 46
3.2.3 Produção do CAA... 47
3.2.4 Ensaios do CAA em estado fresco ... 48
3.2.4.1 Slump Flow ... 48
3.2.4.2 Funil – V ... 49
3.2.4.3 Caixa – L ... 50
3.2.5 Corpo de prova ... 50
3.2.6 Ensaio do CAA em estado endurecido ... 51
3.2.6.1 Ensaio de resistência à compressão ... 51
4 ANÁLISE E DISCUSSÃO DOS RESULTADOS ... 53
4.1 CARACTERIZAÇÃO DOS MATERIAIS CONSTITUINTES ... 53
4.1.1 Dosagem ... 53
4.1.2 Ensaios no estado fresco ... 55
4.1.2.1 Slump Flow ... 55
4.1.2.2 Funil – V ... 56
4.1.2.3 Caixa – L ... 57
4.1.3 Ensaios no estado endurecido ... 57
4.1.3.1 Ensaio de resistência à compressão ... 58
5 CONCLUSÃO ... 65
REFERÊNCIAS ... 66
APÊNDICE A – RESISTÊNCIAS E DESVIO PADRÃO ... 69
APÊNDICE B – PESAGEM DOS MATERIAIS ... 71
APÊNDICE C – PARÂMETROS DE DOSAGEM ... 75
ANEXO A – NBR 7211 (ABNT, 2005) ... 76
1 INTRODUÇÃO
Desde os primórdios da construção civil, materiais cimentícios já eram utilizados. Na década de 80, no Japão, foi desenvolvido um novo concreto de alto desempenho denominado de concreto autoadensável, que em estado fresco, contém uma excelente trabalhabilidade. Além disso, possibilita moldar-se a qualquer forma,por ser fluido e coeso, preenchendo todos os espaços vazios entre as armaduras, permitindo que qualquer projeto arquitetônico ou estrutural seja executado.
Gomes et al (2003 apud TUTIKIAN, 2004 p. 23) afirmam que o desenvolvimento de concretos especiais, especificamente o autoadensável, que utilizam alta dosagem de resíduos sólidos industriais na forma de finos é uma contribuição positiva para o desenvolvimento sustentável do concreto.
Os materiais empregados no CAA são os mesmos usados para a fabricação do concreto convencional. A combinação de finos com aditivos superplastificantes são os itens que tornam o concreto autoadensável um concreto mais resistente à segregação, melhorando a qualidade das estruturas.
1.1 JUSTIFICATIVA
O concreto autoadensável ainda não é visto com muita frequência nas obras principalmente pelo custo elevado. Contudo, pode ser considerado um grande avanço tecnológico na construção civil, devido às características de fluidez, trabalhabilidade e resistência à segregação.
A utilização de materiais finos, como o cimento e adições minerais, propicia um menor consumo de agregados, porém há a necessidade de utilizar aditivos superplastificantes. A estabilidade da mistura e sua viscosidade é garantida num nível adequado para evitar a segregação devido ao uso dos finos, que além de atuarem no preenchimento dos vazios entre as partículas maiores dos agregados, promovem maior compacidade,ressalta Moraes (2010).
Domone (2007 apud MORAES, 2010 p. 24) cita alguns parâmetros que podem influenciar na resistência à compreensão do CAA, que são o tipo e a proporção da adição mineral e a relação água/finos, uma vez que utiliza grande parcela de finos. Os valores obtidos para a resistência muitas vezes são elevados devido ao uso de aditivo superplastificante, permitindo menor consumo de água, e das próprias adições minerais, que afetam diretamente o processo de hidratação do cimento.
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Moraes (2010) aborda também,que o surgimento de métodos de dosagem apropriadas para o concreto autoadensável estão avançando no aspecto em diminuir o volume mínimo de pasta sem comprometer a fluidez e o preenchimento dos vazios entre os agregados. Utilizando uma composição granulométrica e um teor de finos ajustado ao traço com o intuito de se atingir a menor proporção de vazios possível.
Sendo assim, esta pesquisa tem como objetivo realizar uma análise comparativa por intermédio de ensaios laboratoriais, em concreto autoadensável sem nenhuma adição mineral, apenas com uso de cimento Portland CPV–ARI e em concreto com adição de metacaulim (MC), fíler calcário (FC) e cinza volante (CV). No que se refere aos traços produzidos outro material utilizado foi o superplastificante a base de policarboxilato, considerado um redutor de água.
1.2 OBJETIVOS
O presente item contempla o objetivo geral desta pesquisa, assim como os objetivos específicos apontados para o seu alcance.
1.2.1 Geral
Esta pesquisa tem como objetivo principal comparar o desempenho do concreto autoadensável com a adição de metacaulim, fíler calcário e cinza volante, verificando suas propriedades físicas e mecânicas no estado fresco e endurecido, respectivamente.
1.2.2 Específicos
O trabalho tem como objetivos específicos:
• Investigar as dosagens do CAA com metacaulim, fíler calcário e cinza volante como finos suplementares;
• Avaliar as propriedades físicas do CAA no estado fresco;
• Investigar as propriedades mecânicas do CAA no estado endurecido em diferentes idades;
• Confrontar as propriedades apresentadas pelas CAA compostos pelos diferentes finos suplementares;
1.3 ESTRUTURA DO TRABALHO
Este trabalho foi dividido em cinco capítulos.
O primeiro capítulo é a apresentação do trabalho, que inclui a introdução sobre o tema escolhido e objetivos propostos.
No segundo capítulo é uma menção aos referenciais bibliográficos estudados para dar embasamento ao restante do trabalho. Todo o aspecto físico e mecânico que o CAA necessita ter e os materiais empregados para a sua produção.
O terceiro capítulo será abordado como foi realizado a composição dos traços do CAA e a realização dos ensaios tanto no estado fresco como endurecido. As características dos materiais selecionados e os métodos para ter os dados aplicados durante no trabalho.
No quarto capítulo serão apresentados os resultados dos ensaios, fazendo uma comparação com o referencial bibliográfico do segundo capítulo.
E no capítulo cinco as considerações finais sobre o trabalho, a conclusão dos acadêmicos sobre a pesquisa realizada.
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2 CONCRETO AUTOADENSÁVEL
Neste capítulo, serão abordados todos os aspectos que envolvem o CAA, desde o seu surgimento, principais características e quais materiais são empregados para sua produção.
2.1 DEFINIÇÃO
O concreto autoadensável pode ser definido com apenas uma palavra flexibilidade. Pois a principal característica que o diferencia do concreto convencional é sua flexibilidade em preencher entre as armaduras e ser lançado em qualquer tipologia de obra.
A entidade européia EFNARC (2002 apud DARÓS, 2009 p. 9), cita que um concreto só será considerado autoadensável, se três propriedades forem alcançadas: a fluidez, a coesão necessária para que a mistura escoe intacta entre barras de aço ou habilidade passante e a resistência à segregação.
Define-se fluidez como a capacidade do concreto autoadensável fluir dentro da forma preenchendo todos os espaços. Habilidade passante é a capacidade de movimentação pela forma, passando por entre as armaduras sem obstrução do fluxo ou segregação. Resistência à segregação é a capacidade do concreto de se manter coeso ou fluir dentro das formas, passando ou não através de obstáculos, sem haver separação entre a pasta de cimento e os agregados.
Conforme é apresentado na NBR 15823-1 (ABNT, 2010, p. 2) o concreto autoadensável pode ser definido como:
“Concreto que é capaz de fluir, auto adensar pelo seu peso próprio, preencher a forma e passar por embutimentos (armaduras, dutos e insertos), enquanto mantém sua homogeneidade (ausência de segregação) nas etapas de mistura, transporte, lançamento e acabamento”.
Diante do exposto é possível perceber que o CAA exige um controle maior na sua produção para que atenda os critérios de avaliação, pois os mesmos influenciam diretamente no estado endurecido.
2.2 HISTÓRICO
A tecnologia do concreto autoadensável ainda é nova em relação ao uso do concreto convencional. Sua origem deu-se na necessidade de melhorar as propriedades do concreto convencional para dar aplicação em projetos mais complexos.
No início dos anos 80, pesquisadores iniciaram estudos voltados a desenvolver um concreto com alta trabalhabilidade, que possuísse alta coesão. Itália, Alemanha e o Japão foram os primeiros países que desenvolveram concretos de alta trabalhabilidade intitulados posteriormente como concreto autoadensável ou concreto autocompactável que dispensava a necessidade de vibração para a eliminação do ar, permitia um preenchimento uniforme das formas (MEHTA; MONTEIRO, 2014).
A indústria de concreto está em constante evolução para aprimorar suas características. O concreto autoadensável surgiu para aumentar a durabilidade e reduzir o barulho. Segundo Gomes (2002 apud LISBOA, 2004),o CAA foi desenvolvido em Tóquio, no Japão em 1986, com seu primeiro protótipo em 1988 e posteriormente migrou para os demais países.
Lisboa (2004) também evidência que o desenvolvimento do CAA, se fez necessário, em virtude da escassez de mão-de-obra especializada, necessária para se executar estruturas com formas complexas e altas taxas de armaduras, sem depreciar a qualidade do concreto.
Com o passar dos anos, os alemães adquiriram maior domínio da tecnologia dos aditivos superplastificantes, promovendo o seu uso em larga escala. [...] No Brasil, por volta de 1980, aditivos superplastificantes foram pesquisados, utilizando-se matérias-primas locais, dando origem ao concreto fluido, considerado como um concreto especial no campo dos concretos dosados em central (GIOVANETTI,1989, p.17).
Inúmeras pesquisas já foram desenvolvidas sobre o CAA e materiais que, adicionados melhoram suas características. Atualmente existem diversos métodos de dosagem, alguns empíricos outros usáveis.
2.3 VANTAGENS DO CAA
O CAA possui maior valor agregado quando observado meramente o custo de produção, porém, ao empregá-lo em obra deve ser avaliado juntamente a redução dos custos referentes ao lançamento, rapidez na execução e redução na demanda de mão de obra, neste
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último aspecto,podemos evidenciar junto à possibilidade de redução nos riscos de acidente de trabalho.
Tutikian e Dal Molin (2015) apresentam o CAA como uma das grandes revoluções na tecnologia do concreto, entre os quais se destacam:
• Construções mais rápidas;
• O lançamento se torna rápido dispensando o adensamento;
• Eliminação de vibradores, facilitando o espalhamento e o nivelamento do concreto;
• Redução de mão de obra;
• Melhora o acabamento final da superfície da obra;
• Evita o aparecimento de falhas de concretagem e grandes vazios resultantes da má vibração;
• Durabilidade;
• Possibilita formas arquitetônicas e qualquer dimensão;
• Preenche fôrmas curvas, esbeltas, com taxas de armadura e de difícil acesso; • Em peças em que tem seções reduzidas, possibilita a concretagem;
• Há grande redução no custo final da obra.
Sob o ponto de vista de Simonetti (2008) outra vantagem obtida pelo uso do CAA, é a possibilidade de reaproveitamento dos finos em seu processo de produção, evitando assim, diversos tipos de impactos ambientais. O concreto autoadensável necessita de uma grande quantidade de finos, este material substitui grande parte da areia natural, deste modo é possível empregar um produto que seria descartado em um novo uso.
Todavia, para verificar essas vantagens do CAA é necessária uma boa qualidade do momento da produção do concreto que terá suas propriedades verificadas através dos ensaios tanto no estado fresco como endurecido.
2.4 PROPRIEDADES NO ESTADO FRESCO
O CAA requer um maior controle de suas propriedades no estado fresco, a fim de avaliar e controlar características que podem influenciar diretamente na sua resistência final.
A NBR 15823-1 (ABNT, 2010) estabelece a necessidade de que se cumpram os requisitos baseados em quatro parâmetros para que o CAA possa ser classificado, para
cumprir com as necessidades do local onde será empregado, os ensaios possuem o intuito de avaliar as seguintes propriedades:
• Viscosidade plástica aparente; • Habilidade passante;
• Fluidez e escoamento; • Resistência à segregação.
A viscosidade plástica aparente do concreto está relacionada à coesão que a mistura possui, a mesma tem uma influência direta na capacidade de escoamento, quanto maior a viscosidade do CAA, menor será a capacidade de fluir ou escoar para preencher de maneira adequada as formas.No caso de fluidez ou habilidade passante são avaliadas as características como a capacidade do concreto para contornar os obstáculos sem obstrução do fluxo ou segregação (NBR 15823-1, ABNT 2010; NEVILLE, 2016).
O critério de resistência à segregação pode ser entendido como a separação de materiais que se encontram em um mistura heterogênea fazendo com que a distribuição não seja de uma maneira uniforme, podendo ocorrer em duas formas, uma estática que fica vinculada a sedimentação dos materiais que ocorre após o lançamento do concreto quando ele já estará nas formas, e outra dinâmica enquanto o concreto está fluindo nas formas, quando detectada por meio dos ensaios pode ser corrigida durante a etapa de dosagem (NBR 15823-1, ABNT 2010; NEVILLE, 2016).
As propriedades do CAA no estado fresco são avaliadas por meio dos ensaios de descritos pela NBR 15823 (ABNT, 2010), que são o ensaio de espalhamento do cone de Abrams, Caixa-L e Funil-V.
2.4.1 Fluidez
Conforme apresentado por Tutikian e Dal Molin (2015) o CAA não pode depender de ações externas para cumprir seu papel, sendo proibido o uso de vibradores ou qualquer tipo de ferramenta para compactação do concreto, são estabelecidos meios para determinação da fluidez ou habilidade do CAA, em fluxo livre, sob a ação apenas do próprio peso, a fluidez pode ser entendida como a capacidade do concreto se espalhar no meio onde é aplicado preenchendo todos os espaços vazios.
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2.4.2 Coesão
Coesão é a capacidade que um fluido tem de se manter coeso, sem desagregar os materiais particulados, como os agregados graúdos e miúdos da pasta de cimento, e consequentemente sem acréscimo de água na superfície do concreto.
“A estabilidade é um índice tanto para a capacidade de retenção de água (oposto à exsudação) quanto para a capacidade de retenção dos agregados graúdos na massa de concreto fresco (oposto à segregação).” conforme Mehta e Monteiro (2014, p. 388).
2.4.3 Viscosidade
A NBR 15823 (ABNT, 2010) define viscosidade plástica do concreto como uma propriedade que está relacionada diretamente com a coesão e que influencia no comportamento do concreto ao escoamento. Quanto maior a viscosidade do concreto, maior a sua resistência ao escoamento.
Conforme Mehta e Monteiro (2014, p. 382) “as misturas fluidas do concreto com elevada consistência tendem a segregar e exsudar, afetando desfavoravelmente o acabamento. Misturas com consistência seca podem ser difíceis de lançar e adensar, e o agregado graúdo poderão segregar no lançamento.”
2.5 ENSAIOS PARA DETERMINAÇÃO DAS PROPRIEDADES REOLÓGICAS
A avaliação das propriedades reológicas consiste em realizar processos para a caracterização do concreto, por meio de ensaios é possível simular de forma fácil características que serão necessárias no processo de aplicação do concreto.
Brower e Ferraris (2003 apud ROMANO; CARDOSO; PILEGGI,2011) o NIST –
National Institute of Standards and tecnology – USA, possui vários procedimentos que
avaliam o fluxo ou cisalhamento do concreto. Classificados em 4 categorias que são os por testes de fluxo livre onde são avaliadas a capacidade de trabalhabilidade do material em virtude do seu peso, testes de fluxo confinado onde avaliasse a capacidade de fluir em virtude do peso próprio ou sob pressão, testes de vibração onde o concreto flui pela aplicação de vibração e por último o teste de avaliação de cisalhamento ou fluxo rotacional onde o material é cisalhado em um sistema placa-placa.
A verificação das propriedades reológicas do concreto no estado fresco além de necessário é muito importante em virtude de ser por meio destas avaliações que a NBR 15823 (ABNT, 2010), determina parâmetros que devem ser atingidos e classifica o CAA para a sua aplicação.
2.5.1 Slump Flow ou Cone de Abrams
O ensaio é de fácil realização, utilizado para verificar o espalhamento do concreto e visualmente avaliar características como segregação do agregado graúdo ou exsudação da água. Através da velocidade do escoamento do concreto indicará a fluidez e a habilidade de preenchimento em fluxo livre, determinando sua aplicação.
A norma NBR 15823-2 (ABNT, 2010) específica que para a realização do ensaio é necessário o uso dos seguintes materiais (figura 1 e 2):
• Uma chapa metálica quadrada de no mínimo 900 mm de comprimento e espessura de 1,5 mm, a partir do centro da chapa deve ser realizada três marcações com os seguintes diâmetros de 100 mm, 200 mm e 500 mm, as duas primeiras medidas auxiliam durante a execução do ensaio para situar o cone bem no centro da chapa metálica, no caso da terceira medida, a mesma é utilizada para verificar o tempo necessário para a fluência do concreto até a marca de 500 mm após a retirada do cone.
• Uma régua graduada de 1000 mm.
• Recipiente com capacidade mínima de 10 litros, que possibilite lançar o concreto no molde de uma só vez.
• Tronco-cônico nas dimensões previstas, diâmetro superior de 100 mm, inferior de 200 mm e altura de 300 mm, sendo que cada medida pode variar 0,02 para mais ou para menos.
• Colher de pedreiro para a retirada do excesso de material que por ventura seja colocado a mais no cone.
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Figura 1 – Mesa de espalhamento
Fonte: NBR 15823-2 (ABNT, 2010,p. 2).
Figura 2 - Cone de Abrams
Fonte: NBR 15823-2 (ABNT, 2010, p. 2)
Para realizar o ensaio, os equipamentos terão contato com o concreto, devido a isso, deverão ser previamente umedecidos. O cone é colocado na marcação e preenchido com concreto, no momento em que o cone perder o contato com a chapa, deve iniciar a cronometragem do tempo até que o CAA atinja a marca de 500 mm, posteriormente devesse medir o espalhamento que o concreto atingiu em milímetros. Na tabela 1, encontram-se alguns valores recomendados por diversos autores citado por Tutikian (2004).
Tabela 1 - Limites de resultados para o Teste Slump Flow
Referências Espalhamento (mm)
Espalhamento T50 (s)
Mínimo Máximo Mínimo Máximo
EFNARC (2002) 650 800 2 5
Gomes (2002) 600 700 4 10
Gomes et al. (2003a) 600 750 3 7
Araújo et al. (2003) 650 800 2 5
Rigueira Victor et al. (2003) 600 800 3 6
Pethessen (1999) 650 725 3 7 Tviksta (2000) 600 - 3 7 Coppola (2000) 600 750 5 12 Palma (2001) 650 750 3 6 Fonte: Tutikian (2004, p. 47). 2.5.2 Funil-V
Como uso do ensaio do Funil-V é avaliado a viscosidade do CAA que consiste em colocar o concreto em um funil com as dimensões estabelecidas pela NBR 15823-5 (ABNT, 2010) e determinar o tempo necessário para que a amostra de aproximadamente 10 litros possa fluir pela seção inferior do funil após a liberação da comporta.
Figura 3- Funil-V
Fonte: NBR 15823-5 (ABNT, 2010, p. 1).
Para a execução do ensaio o funil, deve ser umedecido antes da realização do ensaio e preenchido totalmente com o concreto, sem qualquer tipo de adensamento. A abertura da comporta deve ser realizada em tempo inferior a 30 segundos após o preenchimento do funil, após aberta a comporta, cronometra-se o tempo em que o CAA
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necessita para escoar totalmente. Na tabela 2, encontram-se alguns valores recomendados por diversos autores citado por Tutikian (2004).
Tabela 2 - Limites dos ensaios no Funil – V
Referências Tempo (s) Dimensões (mm)
Mínimo Máximo A B C D
EFNARC (2002) 6 12 490 425 150 65
FURNAS (2004c) - - 515 450 150 65
Gomes (2002) 10 15 515 450 150 65 ou 75
Gomes et al. (2003a) 7 13 515 450 150 65
Araújo et al. (2003) 6 12 - - - - Noor e Uomoto (1999) 9,5 9,5 490 425 150 70 Pethessen (1998 e 1999) 5 15 550 425 120 75 Coppola (2000) - - 500 425 150 65 Fonte: Tutikian, (2004 p. 52). 2.5.3 Caixa-L
Para Caixa-L, a avaliação é realizada por meio da NBR 15823-4 (ABNT, 2010), para determinação de habilidade passante que consiste em avaliar a habilidade do concreto em contornar obstáculos sem segregar agregado graúdo próximo as barras.
Figura 4 – Caixa-L
Fonte: NBR 15823-4 (ABNT, 2010, p. 2).
Deve-se atentar também para a capacidade do concreto em passar por restrições, que consistem em áreas congestionadas ao redor das armaduras, nestas regiões pode haver um bloqueio do fluxo provocado pela acumulação de agregado graúdo, as quais, ao se movimentarem nas regiões próximas a obstáculos, tendem a diminuir sua distância relativa promovendo o surgimento de tensões de cisalhamento na argamassa, conforme Okamura; Ouchi (2003 apud MORAES, 2010 p.24).
Para a execução do ensaio devesse preencher totalmente a parte vertical da caixa, abrir a comporta para que o CAA possa escoar até a parte horizontal e que ao cessar o escoamento do concreto deve ser medido as alturas H1 e H2 para determinar a relação entre H2/H1. Na tabela 3, encontram-se alguns valores recomendados por diversos autores citado por Tutikian (2004).
Tabela 3 - Limites de resultados para Caixa - L
Referências Medidas H2/H1 Dimensões (mm)
A B C D E
EFNARC (2002) 0,80 100 200 600 800 150
FURNAS (2004d) - 100 200 600 700 150
Gomes (2002) 0,80 100 200 600 700 150
Gomes et al. (2003a) 0,80 100 200 600 700 150
Araújo et al. (2003) 0,80 - - - - -
Rigueira Victor et al. (2003) 0,80 - - - - -
Pethessen (1999) 0,80 100 200 600 700 150 Barbosa et al. (2002) - 100 - 600 700 150 Tviksta (2000) 0,85 100 200 600 - 150 Coppola (2000) 0,90 120 300 600 780 200 Palma (2001) 0,80 - - - - - Fonte: Tutikian (2004, p.54). 2.6 MATERIAIS CONSTITUINTES
Neste item, serão abordados os materiais responsáveis pela produção de CAA. Na realização de sua dosagem, necessita basicamente dos mesmos materiais encontrados no concreto convencional, com diferença apenas na inclusão de finos suplementares e aditivos.
2.6.1 Cimento Portland
O cimento Portland é um dos materiais mais usados na construção civil,pode ser encontrado no mercado diversos fabricantes e vários tipos. De modo geral, todos os tipos de cimentos Portland possibilitam a produção de concreto autoadensável.
“[...] o cimento Portland é um aglomerante hidráulico produzido por moagem do clínquer, que consiste essencialmente de silicatos de cálcio hidráulicos, usualmente com uma ou mais formas de sulfato de cálcio como um produto de adição. Os clínqueres são nódulos de 5 a 25 mm de diâmetro de um material sintetizado,
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produzido quando uma mistura de matérias-primas de composição pré-determinada é aquecida a altas temperaturas.” (MEHTA E MONTEIRO, 2014 p. 188; ASTMC 150).
Sob o ponto de vista de Neville (2016), o cimento Portland é essencialmente constituído pela moagem de calcário, sílica, alumina e óxido de ferro, que fundido em altas temperaturas no forno,resulta no clínquer, que é moído até se tornar um pó bem fino.
Atualmente, no mercado, é possível encontrar seis tipos de cimento Portland, que se diferem nas propriedades físicas e químicas. Podem ser:
• Cimento Portland Comum (CPI 32/CPI 40);
• Cimento Portland Composto (CPII-E E 40/CPII-Z F 32/CPII-F40);
• Cimento Portland de Alto-forno (CPIII 32/CPIII 40); • Cimento Portland Pozolânico (CPIV 32);
• Cimento Portland de Alta Resistência Inicial (CPV-ARI); • Cimento Portland Resistente aos Sulfatos (CPIII 40/ CPV-ARI).
O que diferencia cada tipo de cimento é ele conter ou não um tipo de adição mineral ou aditivo que influencia diretamente no tempo de pega, resistência, aplicabilidade, impermeabilidade, trabalhabilidade e durabilidade.
O início de pega marca o ponto em que a pasta se torna não trabalhável, deixa de ser fluida para rígida. Consequentemente, o lançamento a compactação e acabamento do concreto, após esse estágio, será muito difícil (MEHTA; MONTEIRO, 2014).
Dentre os cimentos citados para a pesquisa, será considerado o cimento Portland do tipo CPV-ARI, que produz elevada resistência inicial por conter baixo teor de C3A.
2.6.2 Finos suplementares
Os finos suplementares são compostos naturais ou artificiais que muitas vezes são confundidos com os aditivos. Para diferenciá-los Fonseca (2010, p. 33) afirma que:
“As adições são utilizadas com o objetivo de somar ou mesmo substituir, parcialmente, a matéria-prima cimento (devido às suas propriedades semelhantes às do cimento), enquanto que os aditivos são utilizados para alterar as características do cimento, sem alterar sua proporção na composição do concreto.”
A composição química classifica os finos em três grupos distintos: materiais pozolânicos, fíler e material cimentante.
Material pozolânico é um material natural ou artificial que contém sílica em forma reativa. Na pesquisa serão utilizados a cinza volante e o metacaulim.
De acordo com Neville (2016) a cinza volante é o resultado da queima do carvão mineral nas usinas termoelétricas, utilizado para aquecimento da água de circulação do sistema e consequente geração de vapor para movimentação das turbinas a fim de produzir energia elétrica. A cinza volante (CV) tem cor escura devido à presença de carbono, que pode afetar a cor do concreto produzido, sendo um fator de relevância no quesito estético.
A cinza volante empregada como um aditivo mineral exerce influência considerável sobre o consumo de água, a trabalhabilidade do concreto fresco, e a velocidade de desenvolvimento da resistência no concreto endurecido. A contribuição para resistência torna-se aparente aos 7 dias de hidratação, conforme Mehta e Monteiro (2014).
Darós (2009, p.16) define metacaulim (MC) como “um material de natureza pozolânica, de alta reatividade, obtido a partir da calcinação de argilas cauliníticas, [...] uma nova opção para os concretos onde se deseja elevada resistência e durabilidade.” Quando adicionado ao concreto pode trazer mais benefícios.
“Sabe-se que a incorporação de metacaulim em pastas de cimento Portland contribui para o aumento da resistência à compressão e durabilidade, pois proporciona a formação de uma estrutura de poros de tamanhos menores. Suas propriedades físicas e químicas melhoram as propriedades mecânicas dos concretos.” (FONSECA, 2010, p.42)
O metacaulim é uma superpozolana e um material muito fino, superior aos clínqueres moídos do cimento Portland. Helene e Terzian (1992) afirmam que, quanto maior a finura do fino melhor a resistência, principalmente nas primeiras idades, pois diminui a exsudação e outro tipos de segregação, aumenta a impermeabilidade, a trabalhabilidade e a coesão dos concretos.
O fíler calcário (FC) é considerado como um material inerte, finamente moído, aproximadamente da mesma finura do cimento Portland, que favorece a nucleação e a densificação da pasta de cimento, melhora a trabalhabilidade, capilaridade, exsudação dentre outras propriedades do concreto. Não aumentam a demanda de água e nem diminuem a resistência do concreto se combinados com um aditivo redutor de água. Intensificam a hidratação do cimento Portland, agindo como pontos de nucleação (NEVILLE, 2016).
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Esping (2003 apud MELO, 2005 p. 41) em seus estudos, verificou que, quanto maior a área específica do fíler, maior a quantidade necessária de água para atender as condições ligadas à reologia e redução de espaços vazios. Isto significa que, quanto mais fino for o fíler maior a quantidade do uso de superplastificante para que se possam garantir as mesmas características de deformabilidade.
O material cimentante é definido por Fonseca (2010, p.34) como:
[...] “aquele capaz de formar produtos cimentantes, como o C-S-H, sem a necessidade do hidróxido de cálcio presente no cimento Portland. Sua auto-hidratação é lenta, porém quando usado como adição ou substituição em cimento Portland, sua hidratação é acelerada na presença de hidróxido de cálcio e gipsita, como é o caso da escória granulada de alto-forno.”
Bosiljkov (2003 apud TUTIKIAN, 2004 p. 34) conceitua que a adição de materiais finos no CAA melhora diversas propriedades, tanto no estado fresco, como no estado endurecido. Considera-se que os finos atuam como pontos de nucleação, isto é,quebram a inércia do sistema, fazendo com que as partículas do cimento reajam mais rapidamente com a água, gerando ganhos de resistência nas primeiras idades.
A adição de finos promove a redução do consumo de cimento, melhora a questão ambiental, pois aproveita resíduos industriais e melhora as qualidades do concreto tanto no estado fresco como no endurecido.
2.6.3 Agregados
Os agregados também portam certa relevância na composição do concreto, apesar de serem materiais inertes e utilizados muitas vezes para viabilizar economicamente a pasta de cimento.
São derivados de vários tipos de rochas, que são compostas por minerais inorgânicos. Em geral, os agregados para concreto são areia, pedregulho e pedra britada procedente de jazidas naturais e são, portanto, designados como agregados naturais (MEHTA; MONTEIRO, 2014).
Os agregados podem ser classificados em graúdos ou miúdos, de acordo com a dimensão das partículas, massa específica e origem. Segundo a NBR 7211 (ABNT, 2005), agregado miúdo é o “agregado cujos grãos passam pela peneira com abertura de malha de 4,75 mm e ficam retidos na peneira com abertura de malha de 150 µm, em ensaio realizado de acordo a ABNT NBR NM 248, com peneiras definidas pela ABNT NBR NM ISO 3310-1.” E
agregado graúdo é o “agregado cujos grãos passam pela peneira com abertura de malha de 75 mm e ficam retidos na peneira com abertura de malha de 4,75 mm, em ensaio realizado de acordo a ABNT NBR NM 248, com peneiras definidas pela ABNT NBR NM ISO 3310-1.”.
Segundo o Ministério de Minas e Energia (2009, p.6) e a NBR 7211 (ABNT, 2005) as dimensões dos agregados e suas classificações encontram-se na tabela 04.Tabela completa da NBR 7211 (ABNT, 2005) encontra-se no Anexo-A.
Quadro 1- Granulometria dos agregados
Material Tamanho
Brita 0 ou pedrisco Granulometria variando de 4,8 mm a 9,5 mm
Brita 01 Granulometria variando de 9,5 mm a 19 mm
Brita 02 Granulometria variando de 19 mm a 25 mm
Brita 03 Granulometria variando de 25 mm a 50 mm
Brita 04 Granulometria variando de 50 mm a 76 mm
Brita 05 Granulometria variando de 76 mm a 100 mm
Pó de Pedra ou Areia de Britagem Fração de finos de britagem de 0 mm a 5 mm
Areia fina Granulometria variando de 0,06 mm a 0,2 mm
Areia média Granulometria variando de 0,2 mm a 0,6 mm
Areia grossa Granulometria variando de 0,6 mm a 2,0 mm
Fonte: Modificado do Ministério de Minas e Energias e da NBR 7211 (ABNT, 2005).
Okamura (1997 apud DARÓS, 2009 p.13) descreve que as propriedades requeridas do CAA pedem o uso de menores diâmetros máximos característicos de agregado graúdo, sendo assim, a brita zero possui as características que atendem às propriedades requeridas desse tipo de concreto. A quantidade de agregado graúdo utilizada no concreto deve ser 50% do volume de sólidos.
O conhecimento de certas características dos agregados é uma exigência para a dosagem dos concretos. A porosidade ou a massa específica, a composição granulométrica, a forma e textura superficial dos agregados determinam as propriedades dos concretos no estado fresco na compreensão de Mehta e Monteiro (2014).
No que se refere ao agregado graúdo, fica delimitado seu uso na pesquisa devido ao aumento de teor de partículas finas e da redução do consumo de água.
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2.6.4 Água
Por meio das reações de hidratação do cimento, forma-se uma pasta que torna o cimento em um material aglomerante, devido a isso, a água é de extrema importância para a hidratação do cimento Portland.
A NBR 15900 (ABNT, 2009), específica quais os requisitos que precisam ser analisados na água para o preparo do concreto e de que forma realizar os ensaios, caso tenha algum tipo de contaminação. No caso de abastecimento público ou reuso proveniente de estação de tratamento de esgoto, a água não precisa ser ensaiada.
Para o concreto autoadensável utiliza-se a mesma água do concreto convencional e a mesma relação água/cimento.
2.6.5 Aditivos
Os aditivos exercem uma enorme influência na produção de concreto autoadensável visto que alteram as características reológicas dos materiais cimentícios e potencializam as reações de hidratação.
Segundo a NBR 1763 (ABNT, 1992),os aditivos são “produtos que adicionados em pequenas quantidades a concretos de cimento Portland, modificam algumas de suas propriedades, no sentido de melhor adequá-las às determinadas condições.”
2.6.5.1 Superplastificante
Os aditivos superplastificantes são sais, modificações ou derivados de ácidos lignossulfônicos, ácidos carboxílicos hidroxilados, e polissacarídeos ou qualquer combinação desses três, com ou sem outros constituintes secundários. Ainda conhecidos como redutores de água de alta eficiência e tensoativos, seu uso é capaz de aumentar a fluidez sem aumentar o teor de água, ou reduzir o teor de água mantendo uma mesma consistência do concreto fresco (MEHTA; MONTEIRO, 2014).
Os aditivos a base de policarboxilato ou de terceira geração como são conhecidos, são aditivos de alta eficiência ou ainda hiperplastificantes, pois permitem uma redução da água nas misturas em até 40%, aumentando a fluidez do concreto conforme Aїtcin (2000).
Na compreensão de Fracalossi (2011, p.13), os superplastificantes têm as seguintes finalidades:
“a) reduzir o consumo de água para uma mesma consistência, aumentando assim a resistência e a durabilidade do concreto; b) aumentar a fluidez sem o consumo de água; c) e reduzir a quantidade de cimento do concreto, mantendo a consistência e a resistência à compressão, com o objetivo de reduzir custo e ainda reduzir a retração, fluência e tensões térmicas.”
Conforme Giovannetti (1989), as características do cimento, dos agregados, ou ambos, influenciam a eficiência dos superplastificantes que não devem afetar o tempo de pega, o endurecimento do concreto, nem as suas características mecânicas e efeitos não intencionais, como o ar excessivo incorporado.
Os aditivos do tipo redutores de água são muito eficazes com cimentos de baixo conteúdo de C3A, do tipo CPV. Em resumo, a eficiência de cada aditivo depende de sua
dosagem no concreto, de suas características, das quantidades dos seus componentes e de uma forma especial do cimento (MENEZES, 2006).
Segundo a norma NBR 12655 (ABNT, 2015), aditivos são materiais adicionados ao concreto durante o processo de mistura em uma quantidade não superior aos 5%, para alterar as propriedades da mistura no estado fresco ou no estado endurecido.
Dentro desta compreensão, a utilização de aditivo de terceira geração é o mais indicado para concreto autoadensável uma vez que suas características químicas garantem a fluidez e altas resistências que é o caso de estudo desta pesquisa.
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3 MATERIAIS E MÉTODOS
A seguir serão apresentados a descrição dos materiais e métodos empregados para dosagem do concreto autoadensável e os procedimentos experimentais adotados para verificar a fluidez, viscosidade e habilidade passante do CAA. A fase experimental foi realizada no LEC na Unisul no campus de Tubarão no mês de outubro de 2017.
3.1 MATERIAIS
O objetivo deste item é conhecer as características dos materiais empregados na produção de CAA que tem grande influência no processo de dosagem.
3.1.1 Cimento Portland
O cimento utilizado para esta pesquisa foi o CPV-ARI da marca Itambé com alta resistência inicial, mencionado no referencial bibliográfico. O cimento possui uma adição permitida de fíler calcário de até 5% e o tempo de início de pega é ≥ 1 hora conforme divulgado pela Itambé (2017).
Tabela 4 -Características do cimento
Características CPV-ARI
Óxido de magnésio (%) ≤ 6,5
Perda ao fogo (%) ≤ 4,5
Resíduo Insolúvel (%) ≤ 1,0
Massa específica (kg/dm³) 3,10
Resistência à Compressão – 01 dia (MPa) ≥ 14,0 Resistência à Compressão – 03 dias (MPa) ≥ 24,0 Resistência à Compressão – 07 dias (MPa) ≥ 34,0
Fonte: Modificado do Portal Itambé(2017).
3.1.2 Finos suplementares
O metacaulim utilizado é da marca Metacaulin do Brasil, do tipo HP Ultra com alta reatividade, proveniente do caulim calcinado moído, caulim seco moído, argila caulinítica em formato de pó seco. O fíler calcário é proveniente do Rio Branco do Sul no Paraná, porém comercializado como calcário agrícola da marca Granisul. A cinza volante é proveniente da
região de Capivari de Baixo em Santa Catarina, gerada pela termoelétrica do complexo Jorge Lacerda (Tractebel).
A determinação da massa especificados materiais utilizados na dosagem é dada na tabela 6.
Tabela 5–Massa específica dos finos suplementares Material Massa Específica(kg/dm³)
Metacaulim 2,56
Fíler calcário 2,73
Cinza volante 2,30
Fonte: Autores(2017). 3.1.3 Agregados
A areia fina (natural) é oriunda da extração por bombeamento da empresa JR Produtos e Serviços, localizada no município de Jaguaruna em Santa Catarina. A areia de britagem (artificial) e o pedrisco são provenientes da jazida de extração de basalto da empresa Nunes Construtora do município de Nova Veneza em Santa Catarina.
A massa específica que é a relação entre a massa e o volume dos grãos de agregados encontrada para dosagem, consta na tabela 7.
Tabela 6–Massa específica dos agregados Material Massa Específica (kg/dm³)
Areia 2,63
Areia de britagem 2,66
Pedrisco 3,02
Fonte: Autores(2017).
A determinação da granulometria baseou-se de acordo com a NBR 7211 (ABNT, 2005). O módulo de finura da areia de britagem encontrado foi de 3,21 e a dimensão máxima característica de 4,75 mm, conforme gráfico 1.
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Gráfico 1- Curva granulométrica da areia de britagem
Fonte: Autores (2017).
O módulo de finura do pedrisco encontrado foi de 5,64 e a dimensão máxima característica de 9,5 mm de acordo com o gráfico 2.
Gráfico 2– Curva granulométrica do pedrisco
Fonte: Autores (2017).
O módulo de finura da areia encontrado foi de 1,05 e a dimensão máxima característica de 0,6 mm, caracterizando como areia fina, conforme gráfico 3.
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 9,5 6,3 4,75 2,36 1,18 0,6 0,3 0,15 P o rc e n ta g e m R e ti d a A c u m u la d a
Zona Utilizável Inferior Zona Ótima Inferior
Zona Ótima Superior Zona Utilizável Superior
% Retido AC 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 1 5 2 , 4 7 5 6 3 5 0 3 7 , 5 3 1 , 5 2 5 1 9 1 2 , 5 9 , 5 6 , 3 4 , 7 5 2 , 3 6 P O R C E N T A G E M R E T ID A A C U M U L A D A
Valor Mínimo Valor Máximo % Retido AC
mm
Gráfico 3 – Curva granulométrica da areia fina
Fonte: Autores (2017).
3.1.4 Água
A água utilizada nos ensaios é oriunda da rede pública da Tubarão Saneamento.
3.1.5 Aditivos
O aditivo superplastificante utilizado a base de policarboxilato é o TecFlow 8000, produzido pela empresa GRACE. O aditivo é um redutor de água de elevada tecnologia, próprio para CAA e possibilita altas resistências iniciais e finais, conforme o fabricante.
Tabela 7– Características do aditivo
Teste Especificação Unidade
Aspecto/cor Líquido alaranjado Visual
Dosagem Recomendada 0,3 a 2,0 Porcentagem
Massa específica 1,080 – 1,102 g/cm³
Fonte: Modificado do portal Grace(2017).
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 9,5 6,3 4,75 2,36 1,18 0,6 0,3 0,15 P or ce nt ag em R et id a A cu m ul ad a
Zona Utilizável Inferior Zona Ótima Inferior
Zona Ótima Superior Zona Utilizável Superior
% Retido AC
3.2 MÉTODOS
O procedimento experimental adotado nesta pesquisa demonstra de forma bastante simplificada a
produção do CAA do trabalho. Figura
3.2.1 Definição da dosagem
O método de obtenção da dosagem do concre estudos da Sakamoto et al.
200 litros por m³, a composição entre as areias industrial e natural foi respectivamente e o teor de
foi de 0,7% na massa de cimento. Fixou-se o fator médios e 0,65 para traços pobres. de 1 m³.
O procedimento experimental adotado nesta pesquisa encontra
forma bastante simplificada a seqüência de atividades necessárias para a produção do CAA do trabalho.
Figura 5- Fases do processo experimental
Fonte: Autores (2017).
osagem
O método de obtenção da dosagem do concreto autoadensável
Sakamoto et al. (2011), onde o consumo de água inicial foi adotado entre 180 a composição entre as areias industrial e natural foi
respectivamente e o teor de pedrisco ficou em 25%. O teor inicial de aditivo superplastificante foi de 0,7% na massa de cimento.
se o fator água/cimento (a/c) em 0,42 para traços ricos, 0,50 para traços médios e 0,65 para traços pobres. Nas tabelas 9, 10 e 11, encontra-se o traço para a fabricação
Ensaio no estado endurecido Nivelamento na faceadora Estocagem em câmera úmida Demoldagem dos corpos de prova
Moldagem dos corpos de prova Ensaios no estado fresco
Produção do CAA Pesagem dos materias
Dosagem do CAA
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encontra-se na figura 5, que de atividades necessárias para a
autoadensável foi baseado nos (2011), onde o consumo de água inicial foi adotado entre 180 a composição entre as areias industrial e natural foi de 50% e 50%, O teor inicial de aditivo superplastificante
água/cimento (a/c) em 0,42 para traços ricos, 0,50 para traços se o traço para a fabricação
Tabela 8–Composição do concreto –a/c 0,42 Traço Cimento (kg) Finos suplementares (kg) Areia de Britagem (kg) Areia (kg) Pedrisco (kg) Água (litros) Aditivo (%) MC CV FC 01 429 - - 168 838 828 755 180 0,7 02 429 158 - - 838 828 755 180 0,7 03 429 - 142 - 838 828 755 180 0,7 Fonte: Autores (2017).
Na tabela 9, o traço com fator a/c de 0,42 é considerado como traço rico, pois contém a maior quantidade de cimento CPV-ARI e uma menor quantidade de finos suplementares. Os demais materiais constituintes do CAA foram fixados para todos os traços, conforme demonstra as tabelas 9, 10 e 11.
Tabela 9–Composição do concreto –a/c 0,50
Traço Cimento (kg) Finos suplementares (kg) Areia de Britagem (kg) Areia (kg) Pedrisco (kg) Água (litros) Aditivo (%) MC CV FC 04 360 - - 229 838 828 755 180 0,7 05 360 215 - - 838 828 755 180 0,7 06 360 - 194 - 838 828 755 180 0,7 Fonte: Autores (2017).
A tabela 10, ponderado como traço médio e um a/c de 0,50. Possui em torno de 16% a menos de cimento comparado ao traço rico. O traço podre de a/c 0,65 é o traço com maior concentração de finos suplementares e a quantidade de cimento CPV-ARI reduziu aproximadamente em 35% com relação ao traço rico.
Tabela 10–Composição do concreto –a/c 0,65
Traço Cimento (kg) Finos suplementares (kg) Areia de Britagem (kg) Areia
(kg) Pedrisco (kg) (litros) Água Aditivo (%) MC CV FC
07 277 - - 302 838 828 755 180 0,7
08 277 283 - - 838 828 755 180 0,7
09 277 - 256 - 838 828 755 180 0,7
Fonte: Autores (2017).
Para realizar as comparações de resistência entre os CAA com adição mineral e sem adição mineral, definimos como traço piloto ou traço 10, um traço de 200 litros apenas de
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cimento Portland CPV-ARI sem adição de finos suplementares. Na tabela 12 encontra-se os materiais que constituem o traço 10.
Tabela 11–Composição do concreto –traço piloto a/c 0,29
Traço Cimento (kg) Finos suplementares (kg) Areia de Britagem (kg) Areia (kg) Pedrisco (kg) Água (litros) Aditivo (%) 10 620 - 838 828 755 180 0,7 Fonte: Autores (2017). 3.2.2 Pesagem dos materiais
Para determinar a quantidade dos materiais de cada traço, primeiramente realizou-se o ensaio para verificar o teor de umidade prerealizou-sente na areia natural e na areia artificial. Na tabela 13 estão os valores encontrados no ensaio.
Tabela 12 – Teor de umidade Materiais Peso inicial
(kg) Teor de umidade (%) Peso referente da umidade (kg) Peso corrigido (kg) Areia natural 828 3,52 31 859 Areia artificial 838 3,46 30 868 Fonte: Autores (2017).
O ensaio realizado conforme a NBR 9939 (ABNT, 1987) consiste em pesar e aquecer uma determinada quantidade de material, conforme figura 6, verificando a presença de umidade ainda existente com um espelho e após a umidade desaparecer totalmente, realizar uma nova pesagem. Nas tabelas do Apêndice-B encontram-se a pesagem individual de cada componente do CAA.
Figura 6–Ensaio de umidade
3.2.3 Produção do CAA
O concreto foi produzido no interior d
Catarina – UNISUL, com o emprego de uma betoneira de tambor de 150 litros e velocidade de
concreto.
Figura 7–Amassamento do concreto
Para a produção do CAA, o procedimento ordem de acordo com a figura
Ensaio de umidade (a) aquecimento (b) verificação
Fonte: Autores, 2017.
reto foi produzido no interior do LEC da Universidade do Sul de Santa com o emprego de uma betoneira de pás solidárias,
velocidade de 28 rpm. Na figura 7 pode-se visualizar a produção de
Amassamento do concreto (a) colocação dos materiais (b) CAA
Fonte: Autores (2017).
Para a produção do CAA, o procedimento da mistura adotado figura 8.
(a) (b)
(a) aquecimento (b) verificação
da Universidade do Sul de Santa pás solidárias, com capacidade do se visualizar a produção de
(a) colocação dos materiais (b) CAA
Figura
3.2.4 Ensaios do CAA em estado fresco
Os ensaios em estado fresco iniciaram pelo Slump Flow verificando a fluidez do CAA, posteriormente para o teste Funil
viscosidade e por último o teste da Caixa concreto.
3.2.4.1 Slump Flow
Para o teste Slump
cronometramos o tempo que o CAA levou para atingir a marca espalhamento total, medimos o
tendo como resultado a média das duas.
Pausa e remoção do material aderido na parede da betoneira Mistura dos materiais secos na betoneira
Figura 8–Procedimento da preparação do CAA.
Fonte: Autores (2017). em estado fresco
Os ensaios em estado fresco iniciaram pelo Slump Flow
ando a fluidez do CAA, posteriormente para o teste Funil-V onde averiguamos a ltimo o teste da Caixa-L que examinamos a habilidade passante do
Para o teste Slump Flow ou de espalhamento, preenchemos o cone de o tempo que o CAA levou para atingir a marca de 50 cm
espalhamento total, medimos o diâmetro de abertura do concreto em duas direç tendo como resultado a média das duas.
Moldagem dos corpos de prova Testes no estado fresco
Ajuste do fator a/c e superplastificante Homogenização da massa de concreto
Adição do restante da água
Pausa e remoção do material aderido na parede da betoneira Homogenização da massa de concreto
Adição do superplastificante Adição de 70% da água
Mistura dos materiais secos na betoneira
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Os ensaios em estado fresco iniciaram pelo Slump Flow (espalhamento), V onde averiguamos a namos a habilidade passante do
preenchemos o cone de concreto e 50 cm na placa. Após o de abertura do concreto em duas direções distintas, Pausa e remoção do material aderido na parede da betoneira
Figura 9–Teste de espalhamento (a) preenchimento (b) execução
Fonte: Autores (2017). 3.2.4.2 Funil –V
No teste do Funil-V, o funil foi preenchido completamente de concreto e cronometrado o tempo que o CAA necessitou para escoamento totalmente do funil.
Figura 10–Teste Funil-V (a) preenchimento (b) execução
Fonte: Autores (2017).
(a) (b)
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3.2.4.3 Caixa –L
O ensaio da Caixa-L, não se relacionou o tempo em que o concreto levou até descer totalmente. Neste ensaio, consideramos apenas a relação das medidas finais de H2 e H1, conforme desenho mostrado no referencial bibliográfico.
Figura 11–Teste Caixa-L (a) preenchimento (b) execução
Fonte: Autores (2017).
3.2.5 Corpo de prova
Foram moldados 9 corpos de provas de cada traço, utilizando moldes de forma cilíndrica em aço com diâmetro 10 cm e altura de 20 cm, identificados por etiquetas contendo nome da pesquisa, traço referente e a data de produção. A desmoldagem ocorreu após 24 horas, onde os corpos de provas foram mantidos em câmera úmida até o rompimento.
Figura 12–Corpo de prova desmoldado
Fonte: Autores (2017).
3.2.6 Ensaio do CAA em estado endurecido
O ensaio de resistência a compressão aconteceu no LEC após as desmoldagem dos corpos de provas que foram guardados em câmera úmida ate o dia do teste.
3.2.6.1 Ensaio de resistência à compressão
Os ensaios de resistência à compressão foram realizados em conformidade com a NBR 5739 (ABNT, 2007) e NBR 5738 (ABNT, 2008), foram utilizados 03 corpos de provas de cada traço para testar a resistência nas idades de 01, 03 e 07 dias. Antes do ensaio na prensa, os corpos de provas tiveram suas extremidades regularizadas com o uso de faceadora, conforme a figura 13.
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Figura 13–Corpo de prova regularizado
Fonte: Autores (2017).
Domone (2007 apud MORAES, 2010 p.24) refere-se que não são esperados comportamentos diferenciados aos concretos convencional, cita alguns parâmetros que podem influenciar na resistência à compressão do CAA, que são o tipo e a proporção da adição mineral e a relação de água/finos, uma vez que se utiliza uma grande parcela de finos. Os valores obtidos para as resistências muitas vezes são elevados devido ao uso de aditivo e superplastificante, permitindo menor consumo de água, e as próprias adições minerais que afetam diretamente no processo de hidratação do cimento.
Andrade e Tutikian (2011) definem resistência mecânica como sendo a capacidade de resistir aos esforços sobre ele aplicados até o momento em que o mesmo não resista à carga iniciando um processo de microfissuras internas, as mesmas podem não ser visíveis ao olhar, porém o material não suporta aplicação de mais carga, podendo ser considerado o final do ensaio.
