EFEITO DO ADITIVO REDUTOR DE RETRAÇÃO NAS PROPRIEDADES MECÂNICAS,
ELÁSTICA E VISCOELÁSTICA DE CONCRETOS DE ALTA RESISTÊNCIA
A. N. M. LOPES E. F. SILVA
Enga Civil, D.Sc Prof. Enga Civil, D.Sc. FURNAS Centrais Elétricas S.A. Universidade de Brasília Goiânia GO; Brasil Brasília DF; Brasil
anne@furnas.com.br eugenia@unb.br
D. C. C. DAL MOLIN R. D. TOLEDO FILHO Prof. Enga Civil, D.Sc. Prof. Engo Civil, D.Sc
Universidade Federal do Rio Grande do Sul Universidade Federal do Rio de Janeiro Porto Alegre RS; Brasil Rio de Janeiro; Brasil
dmolin@ufrgs.br toledo@coc.ufrj.br
RESUMO
O Aditivo Redutor de Retração – ARR - é eficaz na redução da retração autógena, mas seus efeitos em outras propriedades não são bem esclarecidos. Este trabalho apresenta os resultados de resistência à compressão, resistência à tração por compressão diametral e na flexão, módulo de elasticidade e fluência em 03 concretos de referência, com
fc28 da ordem de 50 MPa (C40), 70 MPa (C60) e 90 MPa (C80), e cada um com incorporação de 1% e 2% do ARR. Obteve-se que o ARR reduziu em 5% a resistência à compressão quando comparado ao referência; não influenciou significativamente a resistência à tração e o módulo de elasticidade. Os resultados de fluência não são conclusivos. A partir da análise de tensões do concreto de 90MPa, referência e com 2% de ARR, observou-se que o uso do ARR pode favorecer a minimização de ocorrência de fissuras, já que diminui a retração autógena.
1. INTRODUÇÃO
No concreto de alta resistência - CAR, o fenômeno da retração autógena é o principal responsável pelas mudanças volumétricas nas primeiras idades e, consequentemente, pela geração de fissuras [1], e ocorre de forma mais intensa que nos concretos de resistência normal, uma vez que no CAR há significativamente maior quantidade de material cimentício e menor quantidade de água, o que dá origem a uma estrutura porosa muito refinada logo nas primeiras idades e acarreta uma grande demanda de água, gerando altas magnitudes de tensões capilares.
A retração autógena é a redução macroscópica de volume, observada nos sistemas cimentícios após atingido o patamar de percolação (transição suspensão-sólido), ocasionada pelo mecanismo da autodessecação, gerando tensões capilares nos poros, fenômeno físico-químico preponderante para seu aparecimento, que pode ser comprovado com a medição da umidade relativa interna. A fim de reduzir a retração autógena do concreto de alta resistência, a utilização do aditivo redutor de retração - mais comumente utilizado para a retração por secagem - e a incorporação de materiais que agem como “cura interna” - atuando como reservatórios de água durante a autodessecação - configuram-se como as estratégias de mitigação da retração autógena mais promissoras, portanto mais investigadas. Nesse trabalho o foco é dado ao aditivo redutor de retração.
Os ARRs (em inglês, shrinkage-reducing admixtures – SRA), inicialmente desenvolvidos para reduzir a retração por secagem, foram investigados pela primeira vez no Japão no início dos anos 80 [2]. Há vários tipos de ARRs comercialmente disponíveis, e embora não tenham a mesma composição química, são similares em natureza e todos agem diminuindo a tensão superficial do fluido nos poros da pasta de material cimentício. A explicação do mecanismo de ação do ARR é baseada em Bentz [2]). Simplificadamente, o ARR influencia a tensão de superfície e a viscosidade da solução no poro. Como o concreto é um material poroso com uma ampla distribuição de poros, esta mudança na tensão superficial tem efeitos que são descritos por Kelvin-Laplace. As tensões capilares dentro de um concreto parcialmente saturado serão geradas na solução aquosa remanescente na solução do poro, assumido como cilíndrico.
Reduzindo a magnitude da tensão superficial da água do poro tem-se a redução da pressão capilar exercida pela mesma e por conseqüência a diminuição da retração.
A literatura técnica, em geral, mostra a eficácia do ARR em reduzir a retração autógena [3, 4, 5]. No que se refere às propriedades mecânicas, a resistência à compressão é a usualmente investigada e de forma geral este aditivo promove alguma redução nos valores dessa propriedade [5, 6, 7]. A influência do ARR na resistência à tração dos concretos, pela literatura consultada, não é muito explorada, ressalvas feitas ao trabalho extenso desenvolvido por Silva [5] para tração direta. Quanto ao módulo de elasticidade, parece não ser alterado na presença do ARR. A propriedade da fluência não é objeto de investigações pelos pesquisadores, quando empregado o ARR.
A importância da retração autógena nos concretos de alta resistência e alto desempenho é reconhecida pelo meio técnico em razão do número expressivo de artigos encontrados na literatura. Muitas investigações estão sendo realizadas para entender o mecanismo, conhecer os fatores que afetam a sua intensidade e com isso buscar soluções para senão evitar, ao menos reduzir a retração autógena. Nesse âmbito se enquadra este trabalho, ao visar contribuir com o estudo do comportamento do concreto nas propriedades mecânicas, elásticas e viscoelásticas quando empregado o aditivo redutor de retração como estratégia de mitigação da retração autógena.
2. PROGRAMA EXPERIMENTAL 2.1. Materiais
Para a confecção dos concretos estudados nesta pesquisa foram utilizados: cimento CPV ARI Plus; sílica ativa no teor 10% da massa de cimento; agregado graúdo de granito com dimensão característica máxima 19 mm, massa específica de 2,70 g/cm3 e módulo de finura de 7,10; agregado miúdo areia lavada de rio, massa específica de 2,61 g/cm3 e módulo de finura de 2,74; aditivo superplastificante do tipo éter policarboxilato e aditivo redutor de retração - éter propileno-glicol, com teor sólido desprezível e massa específica igual a 1,0 g/cm3, adicionado nos teores de 1 e 2% em relação à massa de cimento. Propriedades químicas e físicas do cimento e sílica ativa estão apresentadas na Tabela 1.
Tabela 1 - Propriedades do Cimento e Sílica Ativa Massa específica, g/cm3 Finura Blaine, cm2/g Perda ao fogo, % SiO2, % Al2O3, % CaO, % MgO, % SO3, % Na2O, % K2O, % Fe2O3, % Cimento CPV ARI 3,1 4800 2,76 21,18 5,43 62,21 1,53 2,62 0,36 0,9 2,18 Sílica Ativa 2,22 – 2,18 93,76 0,1 0,32 0,07 – – – 0,2
2.2. Dosagens investigadas e metodologia de ensaios
A Tabela 2 resume as composições de mistura e as propriedades do concreto fresco das 09 dosagens de concreto que consistem em 03 dosagens de referência, 03 dosagens com 1% de ARR e 03 com 2% de ARR. A dosagem dos concretos de referência foi estimada para atingir uma resistência característica, aos 28 dias, da ordem de 90 MPa (fck = 80 MPa), 70 MPa (fck = 60 MPa) e 50 MPa (fck = 40 MPa) considerando um desvio padrão de 4 MPa; portanto, os concretos foram denominados C80, C60 e C40, baseando-se no fck . Os concretos foram produzidos numa sala com temperatura controlada de 21º±2ºC. As propriedades do concreto fresco foram determinadas imediatamente após a sequência de mistura de acordo com as normas brasileiras ABNT NBR NM 67: 1998 [8] e ABNT NBR NM 47: 2002 [9]. Após os ensaios com concreto fresco, os corpos de prova cilíndricos e prismáticos foram moldados, cobertos com filme plástico e colocados em câmara úmida com 100% de RH e mantida no molde por 24 h, quando então, eram desmoldados e mantidos no mesmo ambiente até a realização do ensaio, conforme descrito a seguir.
Resistência à compressão – para cada tipo de concreto, a resistência à compressão foi determinada em, no mínimo, três
corpos de prova cilíndricos 100 x 200 mm, de acordo com a norma brasileira ABNT NBR 5739:2007 [10], nas idades de 1, 3, 7, 28, 90 e 180 dias.
Resistência à tração por compressão diametral - o ensaio de resistência à tração por compressão diametral foi realizado
conforme a norma Argamassa e Concreto – Determinação da tração por compressão diametral em corpos de prova cilíndricos, ABNT NBR 7222:2011[11], nas idades de de 1, 3, 7, 28, 90 e 180 dias, utilizando-se, no mínimo, 03 corpos de prova por idade.
Resistência à tração na flexão - a determinação da resistência à tração na flexão em corpos de prova prismáticos
ocorreu de acordo com a norma ABNT NBR 12142:2010 [12], empregando-se, no mínimo, 03 corpos de prova por idade, nas idades de 3, 7, 28, 90 e 180 dias.
Módulo de elasticidade - O ensaio de módulo de elasticidade secante do concreto foi realizado conforme a norma
ABNT NBR 8522:2008 – Concreto – Determinação do módulo estático de elasticidade à compressão [13], em 03 corpos de prova cilíndricos de 100 x 200 m por idade, nas idades de 1, 3, 7, 28, 90 e 180 dias.
Fluência - O ensaio foi realizado conforme a norma ABNR NBR 8224:2012 [14] em corpos de prova selados, com
dimensões de 15x30 cm, instrumentados com extensômetros elétricos, tipo Carlson, embutidos no concreto, para as classes C60 na idade de 7 dias e C80, nas idades de 7 e 28 dias. O ensaio de fluência consiste na aplicação gradativa de carga para que não haja problemas de impacto até o valor estipulado de tensão - 40% da resistência à compressão. A partir daí começa-se a efetuar leituras da deformação sempre com o carregamento constante em função da carga aplicada inicialmente ao ensaio. A duração do ensaio é de 90 dias e é realizado em condições ambientais de 50% ± 5% de umidade relativa e temperatura ambiente de 23°C±2°C.
Tabela 2 - Composições das misturas
Constituintes, kg/m3 Dosagens C80_0 C80_1 C80_2 C60_0 C60_1 C60_2 C40_0 C40_1 C40_2 Cimento 450 450 450 360 360 360 250 250 250 Sílica ativa 45 45 45 36 36 36 25 25 25 Água 150 150 150 162 162 162 172 172 172 Areia natural (sss) 776 776 776 837 837 837 930 930 930 Brita 19 mm (sss) 1039 1039 1039 1024 1024 1024 972 972 972 Superplastificante 4,50 4,50 4,50 2,34 2,34 2,34 3,25 3,25 3,25 ARR - 4,5 9 - 3,6 7,2 - 2,5 5,0 Relação a/c 0,3 0,3 0,3 0,4 0,4 0,4 0,63 0,63 0,63 Slump, mm 190 215 230 195 210 220 185 170 195 Ar incorporado (%) 2,0 1,8 1,4 2,5 2,2 2,8 2,4 1,5 1,5
3. APRESENTAÇÃO E ANÁLISE DOS RESULTADOS
Este trabalho é parte de um estudo mais amplo [15] sobre a efetividade do ARR em combater a retração autógena e sua influência nas propriedades mecânicas, elásticas, viscoelásticas, de durabilidade e na microestrutura dos concretos de alta resistência. O aditivo redutor de retração - ARR mostrou-se eficaz na diminuição da retração autógena, sendo o teor de 2% mais promissor na redução do fenômeno, como pode ser observado em Lopes et al. [16].
A seguir, apresenta-se a influência desse aditivo nas propriedades mecânicas, elástica e viscoelástica. As propriedades investigadas passaram por tratamento estatístico no qual se utilizou a Análise de Variância (ANOVA) conjuntamente à Comparação Múltipla de Médias (Teste de Duncan), tendo como objetivo verificar a possível influência dos fatores, principalmente quanto ao teor de ARR, nas variáveis de respostas estudadas.
3.1 Resistência à compressão
Os valores médios de resistência à compressão em função do teor de ARR por classe de resistência estão apresentados na Figura 1 e nela pode-se observar a tendência de comportamento dessa propriedade quando incorporado o aditivo redutor de retração aos concretos estudados: a resistência à compressão diminui com o aumento do teor de ARR. O efeito da interação entre teor de ARR, classe de resistência e idade (dias) está apresentado na Figura 2. De uma maneira geral, observa-se que dada uma determinada idade, há uma perda de resistência maior para o teor de 2% de ARR para todas as classes de concreto. Esta redução na resistência à compressão é mais pronunciada nas primeiras idades. Além disso, a incorporação do ARR praticamente não mudou a evolução da resistência com a idade, assim como observado também por Silva [5].
Considerando a variação da resistência à compressão em relação aos concretos sem ARR, verifica-se que, de uma forma geral, o emprego do ARR resultou em maior redução da resistência à compressão para as classes de concreto C60 e C40, principalmente. Isso equivale dizer que à medida que se aumentou a relação a/agl, o efeito do ARR de comprometimento da resistência à compressão se tornou mais pronunciado. Esse efeito foi também observado em outro estudo [17] no qual, o autor trabalhando com argamassas observou que o efeito conjunto do aumento do teor de ARR e o aumento da relação a/agl maximizou a redução da resistência à compressão.
0 1 2 Teor ARR (%) 20 30 40 50 60 70 80 90 R e s is tê n c ia à c o m p re s s ã o ( M P a ) Classe 80 Classe 60 Classe 40 Classe: 80 ARR 0 1 2 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 R e s is tê n c ia à c o m p re s s ã o ( M P a ) Classe: 60 ARR 0 1 2 Classe: 40 ARR 0 1 2 Idade 1 Idade 3 Idade 7 Idade 28 Idade 90 Idade 180
Figura 1 - Valores médios de resistência à compressão por classe em função do teor do ARR.
Figura 2 - Efeito da interação entre teor de ARR, classe de resistência e idade (dias) para os concretos
investigados
A perda de resistência à compressão dos concretos com o emprego do ARR (notadamente com teor de 2%), sendo o efeito ainda mais pronunciado nas primeiras idades, pode ser atribuída aos efeitos do ARR na hidratação inicial do cimento. De forma simplificada, este comportamento pode estar relacionado com a interferência do ARR que dificulta a dissolução dos álcalis, responsáveis por acelerar a hidratação, ocasionando uma redução na velocidade de hidratação [18] e por consequência, diminuindo também resistência à compressão.
De toda forma, cabe mencionar que com o propósito de avaliar a influência do ARR nas diversas propriedades, propôs-se manter a relação a/agl em todos os traços. Assim, como no ARR a água está toda combinada, não propôs-se descontou da água da mistura, a água do aditivo redutor. Ao se adicionar 2% de ARR, obteve-se redução da resistência à compressão em maior ou menor grau para todas as classes de concreto. Principalmente para o C80 e C60, o abatimento foi ligeiramente maior. Com isso, se a quantidade de água da mistura for diminuída para atingir o abatimento mais próximo ao do concreto de referência, possivelmente a diferença na resistência à compressão poderia ser menos evidente. 3.2 Resistência à tração por compressão diametral e à tração na flexão
Não há uma tendência clara de comportamento quanto à resistência à tração por compressão diametral quando empregado o aditivo redutor de retração – ARR. Os valores individuais (Tabela 3) foram submetidos à análise de variância (ANOVA) com o fim de se esclarecer, principalmente a influência do ARR nesta propriedade. A análise de variância mostrou que a presença de ARR nas misturas não influencia significativamente a resistência à tração por compressão diametral. Isto indica que os resultados para os concretos com 1 e 2% de ARR não são diferentes de forma significativa daqueles sem ARR.
Assim como na resistência à tração por compressão diametral, na resistência à tração na flexão não há uma tendência definida de comportamento quanto à utilização do ARR. Tampouco, a influência do aditivo redutor na resistência à tração na flexão foi similar à resistência à tração por compressão diametral. Os resultados médios por classe e por idade estão sumarizados na Tabela 3.
Tabela 3 - Resistência à tração na compressão diametral e na flexão dos concretos nas várias idades
Idade (dia) C80_0 C80_1 C80_2 C60_0 C60_1 C60_2 C40_0 C40_1 C40_2 Resistência à tração por compressã o diametral (MPa) 1 3,9 3,4 3,5 2,7 2,9 2,8 1,7 1,9 1,5 3 3,9 4,5 4,0 4,0 3,8 3,4 2,6 2,4 2,8 7 5,1 4,9 4,5 3,9 4,1 3,9 3,3 2,9 2,9 28 5,4 4,9 5,6 4,8 4,8 4,5 3,8 3,6 4,1 90 5,7 5,2 5,5 4,5 5,3 4,8 3,6 3,7 3,8 180 5,6 5,1 6,1 5,1 5,0 4,7 4,0 3,6 3,7 Resistência à tração na flexão (MPa) 3 6,5 5,7 5,7 5,3 4,8 4,6 3,0 3,8 3,9 7 6,7 6,1 6,6 6,0 5,4 5,1 3,6 4,2 4,2 28 7,9 8,1 8,0 7,3 7,5 7,5 5,6 4,6 5,1 90 8,5 9,2 8,9 7,2 7,2 6,3 4,8 5,2 5,6 180 7,5 8,4 9,2 7,7 7,2 6,8 5,4 5,1 5,1
Com base na análise de variância, constatou-se que não houve diferença significativa entre os resultados de resistência à tração na flexão dos concretos sem ARR e aqueles com 1 ou 2% de ARR, para um nível de significância de 0,05. Em outras palavras, assim como na resistência à tração por compressão diametral, a presença de ARR revelou não exercer influência sobre a resistência à tração na flexão dos concretos estudados.
3.3 Módulo de elasticidade
A análise dos resultados individuais (Figura 3) mostra que a incorporação do aditivo redutor de retração tanto no teor de 1% quanto como no de 2% parece não influenciar de forma muito expressiva o módulo de elasticidade.
Classe: 40 ARR 0 1 2 10 15 20 25 30 35 40 M ó d u lo d e e la s ti c id a d e E c ( G P a ) Classe: 60 ARR 0 1 2 Classe: 80 ARR 0 1 2 Idade 1 Idade 3 Idade 7 Idade 28 Idade 90 Idade 180 0 1 2 Teor ARR (%) 10 15 20 25 30 35 40 M ó d u lo d e e la s ti c id a d e E c ( G P a ) 29,1 29,0 28,2
Figura 3 - Influência da interação dos 03 fatores – ARR, idade (dias) e classe de resistência (b) no módulo de
elasticidade dos concretos
Figura 4 - Influência do ARR no Ec a partir do Teste de Duncan com todos os resultados obtidos das 09 dosagens
estudadas nas várias idades
Com a análise estatística obteve-se que o teor de ARR exerce influência sobre o módulo de elasticidade, mas em pequena intensidade. A partir desse resultado, fez-se o teste de Duncan (comparação múltipla de médias) para os efeitos principais, do qual se obteve que quanto ao ARR, formam-se dois grupos (Figura 4), um com o teor de 0 e 1% e o outro com o 2%, denotando que não há diferença significativa entre os concretos sem ARR e aqueles com 1% de ARR, entretanto, o teor de 2% de ARR tende a provocar uma leve redução no módulo de elasticidade. A Figura 4 apresenta o efeito do teor de ARR no módulo e a linha tracejada vertical separa os dois grupos. Há que se ressaltar, contudo, que embora estatisticamente tenha se obtido diferenças no módulo de elasticidade para concretos com 2% de ARR e os concretos referência – 0% ARR, do ponto de vista da engenharia, os resultados obtidos para ambos são bastante similares.
3.4 Fluência básica
A fluência determinada no ensaio é a fluência básica que é retratada por meio de um coeficiente obtido a partir do ajuste de uma curva em relação aos resultados de ensaios. Os resultados constam da Figura 5.
0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 0 1 2 T a x a d e f lu ê n c ia ( 1 0 -6/M P a ) Teor de ARR (%) Classe 80 - t0=7 dias 0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 0 1 2 T a x a d e f lu ê n c ia ( 1 0 -6/M P a ) Teor de ARR (%) Classe 60 - t0=7 dias 0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 0 2 T a x a d e f lu ê n c ia ( 1 0 -6/M P a ) Teor de ARR (%) Classe 80 - t0=28 dias
Figura 5 – Taxa de fluência básica (Fj) dos concretos C80 e C60, com e sem ARR, e os respectivos desvios padrão. Considerando-se a idade de início de carregamento (t0) de 7 dias, observa que há uma diferença bastante relevante entre os concretos C80 e C60 em relação ao emprego do aditivo redutor de retração – ARR. Para o concreto classe C80, o ARR, independentemente do teor, não afeta o comportamento dos concretos frente à fluência. As taxas de deformação por fluência básica para os concretos nas três situações (sem ARR, 1% e 2% de ARR) se equivalem. Todavia, a situação é bastante diferente para o concreto classe C60: houve um aumento substancial da fluência t0=7dias (>70%)
para o concreto classe C60 ao adicionar 1% de ARR. Ao aumentar o teor de aditivo no concreto classe C60 para 2%, ocorreu uma leve redução (15%) do fenômeno da fluência básica t0=7 dias em relação ao teor de 1%, porém ainda superior (45%) ao concreto de referência. Já para a idade de início de carregamento de 28 dias o aditivo no teor de 2% reduziu levemente a fluência básica (11%) do concreto classe C80.
Com base na literatura apresentada, pode-se perceber uma relativa similaridade de comportamento dos concretos classe C80 desta pesquisa, nas duas idades de carregamento, 7 e 28 dias, com aqueles estudados por Weiss [7] e Gettu [19]. A fluência básica para o concreto C80, nas duas idades de carregamentos praticamente não foram afetadas pelo uso do ARR. Contudo, os resultados do concreto classe C60 não guardam coerência com qualquer referência da literatura, já que o uso do ARR resultou no acréscimo da fluência básica. O que também não invalida o resultado e o ensaio. Se de fato houver um acréscimo de fluência com ARR para estes concretos, isso significa que na prática se deve tomar cuidado ao utilizar esse aditivo, pois pode reduzir o fenômeno deformacional da retração, mas ganhar em deformação por fluência, implicando, por exemplo, em perda de protensão em concretos protendidos.
Vale mencionar que a literatura é bastante escassa sobre o efeito do aditivo, objeto deste estudo, na fluência. Sabe-se e confirmou-se que o ARR reduz retração autógena e retração por secagem, mas o efeito na fluência não é tão direto quanto naqueles outros fenômenos, até porque os mecanismos motores são diferentes, embora todos estejam relacionados à movimentação de água na matriz cimentícia. Os poucos resultados existentes sobre o ARR na fluência são de difícil comparação principalmente pela falta de uma padronização internacional no procedimento de ensaio e dificuldade na distinção e no entendimento dos vários fenômenos deformacionais que ocorrem simultaneamente no concreto (retração por secagem, retração autógena, fluência básica e por secagem, entre outros).
Na verdade, os resultados obtidos não são conclusivos, mas somados aos apresentados pela literatura são suficientes para se afirmar que é indispensável um programa intensivo e representativo de ensaios sobre o efeito do ARR na fluência que possa trazer resultados mais abrangentes e confiáveis. Isto é particularmente importante na medida em que a fluência é a propriedade indispensável para estimar a possibilidade de fissuração devido às tensões térmicas e de retração nas primeiras idades. Partindo da importância da fluência para estimativa de risco de fissuração, um estudo de análise de tensões foi realizado para o concreto classe C80, com e sem ARR, a partir dos resultados obtidos, que é apresentado no item 3.5, em seguida, que dá uma ideia mais prática e didática da necessidade da determinação das propriedades do material o mais próximo do real.
3.5 Análise do risco de fissuração
Considerando-se as propriedades como resistência à compressão, resistência à tração na flexão, módulo de elasticidade, fluência e autógena, partiu-se para uma análise de tensões do concreto C80, sem e com 2% de ARR, para se verificar o risco de fissuração desses dois concretos. Em essência, a proposta é observar se a adição de 2% de ARR, a mais promissora para redução da retração autógena, pode de fato minimizar o risco de fissuração.
A análise das tensões foi realizada considerando o comportamento viscoelástico linear com envelhecimento do concreto e com emprego do modelo logarítmico para descrever o efeito da fluência do concreto, também admitida a aplicabilidade do princípio da superposição de Boltzmann-McHenry. Os resultados obtidos nos ensaios para determinação das propriedades de resistência à compressão, fluência, módulo de elasticidade, acima apresentados, e retração autógena [16] foram aplicados no modelo descrito por Lopes [15], donde foi determinada a história das tensões de origem autógena. A evolução das tensões comparadas com a evolução, no tempo, da resistência à tração na flexão e direta do concreto, permite a análise da segurança contra a fissuração de origem autógena.
Na Figura 6 apresenta-se o resultado da análise de tensões instaladas em um ponto de uma estrutura, a partir dos resultados deformacionais de fluência e retração autógena determinados nesta pesquisa para o concreto classe C80, sem e com 2% de aditivo redutor de retração, comparando-as com a capacidade destes concretos de resistirem à tração na flexão e à tração direta apresentada de três formas: a evolução da resistência à tração direta de Silva [4) considera os valores obtidos experimentalmente para estes mesmos concretos C80_0 e C80_2, utilizando os dispositivos e corpos de prova desenvolvidos por COPPE e FURNAS. Farias et al. [20] levantaram praticamente todos os resultados de tração direta determinados no Laboratório de Concreto de FURNAS, chegando a uma amostra de aproximadamente 850 resultados; após análise estatística foi observado que a resistência à tração direta equivalia à 60% da resistência à tração na flexão, ou seja, fct = 0,6xfct,f, um pouco abaixo do preconizado pela NBR 6118:2014 [21], que recomenda empregar como estimativa da resistência à tração direta, 70% da resistência à tração na flexão. As idades apontadas no gráfico representam a idade a partir da qual a tensão instalada é superior à capacidade de resistência do material, à tração. Uma análise detalhada da Figura 6 mostra que a tensão de origem autógena, tanto para o concreto referência como com 2% de ARR, é inferior à capacidade do concreto de resistir à tração na flexão; uma peça submetida a este esforço tem pouca probabilidade de fissuração devido unicamente à retração autógena. Deve-se atentar também que o uso de 2% de ARR minimiza em muito esta probabilidade.
Por outro lado, ao se comparar com a tração direta, determinada por Silva [5], o risco de fissuração é altíssimo para o concreto de referência – C80_0, com 20 dias de idade a tensão de origem autógena deste concreto já ultrapassa a
capacidade do concreto de resistir à tração direta. Enquanto o uso do ARR no teor de 2% minimiza esse risco, podendo ocorrer fissuração em idades superiores, por volta de 120 dias ou até mesmo, o que demonstra a Figura 6, a tensão tender a se igualar à capacidade de resistência.
-10,0 -9,0 -8,0 -7,0 -6,0 -5,0 -4,0 -3,0 -2,0 -1,0 0,0 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 T e n s ã o ( M P a ) Idade (dia) Tensão Instalada C80_0 Tensão Instalada C80_2 Res. à Tração na Flexão
Res. Tração Direta (Silva, 2007)
Res. Tração Direta (NBR 6118)
Res. Tração Direta (Farias et al., 2003) 20 dias 42 dias 82 dias 120 dias
Figura 6 - Evolução da tensão instalada em um ponto de estrutura comparada com as evoluções das resistências à tração direta e à flexão para o concreto C80 referência (C80_0) e C80 com 2% de ARR (C80_2).
A resistência à tração direta, determinada com base em Farias et al.[20] e conforme NBR 6118:2014 [21], é ultrapassada pela tensão de origem autógena nas idades em torno de 40 e 80 dias respectivamente para o concreto C80, sem qualquer adição de aditivo redutor de retração. Este comportamento demonstra a tendência à fissuração deste concreto a partir destas idades. De outra forma, é importante observar o excelente desempenho do uso de 2% de ARR no concreto C80; a eficácia desse aditivo em reduzir o efeito da retração autógena promove por consequência o decréscimo da tensão, diminuindo sobremaneira o risco de fissuração, quando se leva em conta a resistência à tração direta, seja tomada como 60 ou 70% da resistência à flexão.
A análise linear para o cálculo de tensões aqui realizada considera o material viscoelástico com envelhecimento, para a qual outros efeitos como o térmico, por exemplo, foram isolados de forma a simplificá-la. Consideraram-se somente as deformações devidas ao fenômeno da retração autógena, objeto da presente pesquisa, como geradoras da tensão. Correlacionando estas tensões geradas com as respectivas resistências desenvolvidas em um ponto do sólido de concreto é possível obter informação sobre o risco de fissuração, conforme se fez acima. Ressalte-se, entretanto, que se considerado o efeito da temperatura, a superposição de efeitos, peso próprio, esforços mecânicos, formato do elemento estrutural e das suas dimensões entre outros, as tensões geradas poderão ser ainda maiores, estando a estrutura sujeita a elevado risco de fissuração. De toda forma, o uso de 2% de ARR para concretos nesse nível de resistência pode favorecer a minimização de ocorrência de fissuras, já que diminui a retração autógena. Obviamente, incorporados outros efeitos no cálculo das tensões geradas, medidas adicionais para minimizar ou até mesmo evitar a fissuração devem ser tomadas, como por exemplo, no caso do efeito térmico, otimizar a fase construtiva, como reduzir a espessura das camadas de concretagem e aumentar o intervalo de lançamento entre duas camadas consecutivas.
4. CONSIDERAÇÕES FINAIS
A resistência à compressão dos concretos, de maneira geral, sofre uma redução na presença do ARR, com destaque para o teor de 2%. Importa destacar que esta redução é mais pronunciada nas idades iniciais, o que se atribui aos efeitos do ARR na hidratação inicial do cimento.
Tanto na resistência à tração por compressão diametral como na resistência à tração na flexão não se evidenciou uma tendência clara de comportamento frente ao emprego do ARR. A análise estatística evidenciou que a presença de ARR nas misturas não influenciou a resistência à tração dos concretos, seja por compressão diametral ou na flexão.
Quanto ao módulo de elasticidade, as diferenças numéricas encontradas entre os valores para os concretos com ARR e o concreto referência, que apresentam-se próximos, não são relevantes. O ARR não alterou o módulo de elasticidade dos concretos, nos teores empregados nesta pesquisa.
O estudo de fluência com os concretos C80 e C60, embora reduzido (na idade de 7 dias), revelou uma diferença de comportamento entre ambas as classes de concreto quando empregado o ARR. Para o primeiro, o aditivo não altera a fluência, independentemente do teor; para o segundo, as taxas de deformação por fluência se elevam quando empregado o ARR. Estes resultados não são conclusivos e pela insuficiência de resultados na literatura, pode-se afirmar que mais estudos são necessários, de forma intensiva e mais representativa sobre o efeito do ARR na fluência.
deformações de origem autógena, diminuindo o risco de fissuração, o que dá a perspectiva de um material mais durável. 5. AGRADECIMENTOS
Os autores agradecem a FURNAS Centrais Elétricas S/A pelo suporte financeiro e técnico, além da infraestrutura laboratorial para a realização desta pesquisa no âmbito do Programa Anual de P&D, e à Universidade Federal do Rio Grande do Sul - UFRGS, pelo apoio e contribuições técnicas.
6. REFERÊNCIAS
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[21] ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 6118: Projeto de estruturas de concreto - Procedimento (versão corrigida). Rio de Janeiro, 2014.
