Estudo comparativo de métodos de dosagem para concretos de alta

Transcrição

SANDRO EDUARDO DA SILVEIRA MENDES
ESTUDO EXPERIMENTAL DE CONCRETO DE ALTO DESEMPENHO
UTILIZANDO AGREGADOS GRAÚDOS DISPONÍVEIS NA REGIÃO
METROPOLITANA DE CURITIBA
Dissertação apresentada como requisito
parcial à obtenção do grau de Mestre em
Engenharia Civil, Curso de PósGraduação em Construção Civil, Setor
de Tecnologia, Universidade Federal do
Paraná.
Orientador: Vladimir Antonio Paulon
CURITIBA
2002
TERMO DE APROVAÇÃO
SANDRO EDUARDO DA SILVEIRA MENDES
ESTUDO EXPERIMENTAL DE CONCRETO DE ALTO DESEMPENHO UTILIZANDO
AGREGADOS GRAÚDOS DISPONÍVEIS NA REGIÃO METROPOLITANA DE CURITIBA
Dissertação aprovada como requisito para obtenção do grau de Mestre no Curso de
Pós-Graduação em Construção Civil da Universidade Federal do Paraná, pela
Comissão formada pelos professores:
Orientador:
Prof. Dr. Vladimir Antonio Paulon
Setor de Engenharia Civil, UNICAMP
Co-Orientador:
Prof. José Marques Filho, MSc.
Departamento de Construção Civil, UFPR
Prof. Dr. Marcos Antônio Marino
Departamento de Construção Civil, UFPR
Prof.ª Dr.ª Denise Carpena Coitinho Dal Molin
Departamento de Engenharia Civil, UFRGS
Curitiba, 24 de Outubro de 2002
ii
DEDICATÓRIA
Aos meus pais, João Carlos e Cléa Mara, e à Alessandra.
A minha nova família, Joelma Letícia e Tobias Netto.
A um amigo especial que partiu e deixou saudades, Amaral (in memorian).
iii
AGRADECIMENTOS
Inicialmente agradeço ao senhor meu Deus, pela oportunidade de estar aqui e
passar por mais esta experiência de vida, concluindo mais uma etapa de meu destino.
Ao meu orientador, Prof. Vladimir Antônio Paulon, pela orientação
competente, amizade e disponibilidade permanente para atender-me durante a
realização deste trabalho. Agradeço ainda pelo seu constante entusiasmo e motivação,
além de sua preocupação paterna com meu bem-estar e da minha família.
Meu especial agradecimento àquele que, se pelas regras internas do mestrado
não pode ser oficialmente meu co-orientador, o foi na prática e de fato, com sua
admirável dedicação ao ensino e à pesquisa, por suas horas disponíveis doadas a mim
em explicações práticas e incansáveis, pelas palavras de incentivo e motivação nos
momentos difíceis do trabalho e do dia-a-dia, por sempre acreditar no meu potencial,
às vezes mais do que eu mesmo, guiando-me como um pai que guia seu filho: Prof.
José Marques Filho, grande amigo e conselheiro, o meu muito obrigado!
Aos professores e funcionários do Programa de Pós-Graduação em
Construção Civil da UFPR, pelos ensinamentos e apoio recebidos.
Ao Prof. Aguinaldo, pelo apoio e também pelas discussões e críticas que me
levaram a uma motivação maior para a conclusão deste trabalho.
Aos colegas de mestrado, Janilce Messias, à Mônica Druszczi, à Adriana
Santos, à Cíntia Ribeiro, ao José Ricardo, ao César Daher, ao Wagner Mukai, ao
Gérson Barão, ao Valdair Marcante, ao Frederico Turra, ao André Giandon, ao
Roberto Giublin e ao Luciano Mozer, pelos bons momentos de convívio, pela
amizade, pelas boas conversas e discussões.
Em especial, aos meus colegas e amigos Amacin Rodrigues e Daniel
Palazzo, pelas sugestões enriquecedoras à pesquisa, pelo apoio emocional e o mais
importante, pela amizade sincera e verdadeira em todas as horas.
iv
Ao Ruy Dikran e Paulo Chamecki, pelo apoio e crédito depositado em minha
pessoa e em meu trabalho, disponibilizando a estrutura do LAME para a realização dos
ensaios da pesquisa.
Ao pessoal de laboratório do LAME, Cíntia, João Carlos, Rosane, Eustáquio,
Mariano, Amauri, Roberto Zorzi, Magno, Gilson, Ezequias, Marcelo, Francisco e
Anivo, pela amizade, colaboração e contribuição no desenvolvimento dos ensaios de
laboratório. Em especial ao amigo João Luiz, pelo apoio e pela criatividade no
desenvolvimento do equipamento para retificação dos corpos-de-prova.
À Irene e ao Jéferson, pelo atendimento sempre simpático e prestativo no
dia-a-dia do laboratório.
À Soeli e Maristela, pela simpatia, carisma e boa vontade com que me
atenderam ao longo do mestrado.
Aos amigos Plínio e Milton, pela companhia agradável e amizade do dia-adia durante meu período como bolsista no LAME.
À Dona Carmem e suas companheiras, pela amizade e pelo carinho com que
cuidaram da limpeza de meu ambiente de trabalho, bem como de meu guardapó e
uniforme de laboratório.
Aos professores Carlos Parchen e Eduardo Dell’Avanzi, por terem me
incentivado a ingressar no mestrado e terem encaminhado as cartas de recomendação.
Ao Prof. Freitas, que nos momentos finais deste trabalho, deu seu apoio,
substituindo-me nas atividades acadêmicas.
Ao Prof. José Manoel dos Reis, pela colaboração com a análise petrográfica
das rochas utilizadas no experimento.
A Itaipu binacional pelo apoio financeiro no primeiro ano do mestrado.
Ao LACTEC, pela bolsa de estudos e suporte financeiro durante a realização
da pesquisa experimental, ao longo desses últimos um ano e seis meses.
Às empresas, Camargo Correia Industrial S/A, Companhia de Cimentos
Itambé, Rheotec, Grace, Otto Baumgart, MBT, e às pedreiras Tancal, Basalto e
v
Coperlit, e ao areal Costa, que gentilmente me forneceram todos os materiais
necessários à produção dos concretos estudados. Agradeço particularmente ao Thomas
da Rheotec Aditivos e ao Patrick da Grace pelo apoio técnico e suporte oferecidos.
Aos meus tios Petronilo e Helena, pela oportunidade que me deram de
estudar a língua inglesa nos EUA, o que facilitou em muito minhas pesquisas
bibliográficas na literatura internacional.
Às minhas tias Haide, Vera e Rose, professoras, que sempre me apoiaram e
incentivaram a continuar estudando, seguindo a tradição da família, que sempre foi
buscar o conhecimento não apenas para si mesmo mas para transmitir aos outros, pelo
simples prazer de ensinar.
À minha noiva Joelma Letícia e meu garoto Tobias Netto, pelo amor, dedicação,
companheirismo e compreensão que demonstraram durante todos os momentos.
Ao meu sogro, Flávio Dinão, por acreditar na minha dedicação à família e aos
estudos, apoiando-me nos momentos difíceis vivenciados ao longo deste trabalho.
À minha sogra Regina e seu companheiro Amadeu, pelas preces e orações que
contribuíram para minha paz de espírito nos momentos turbulentos durante todo o mestrado.
Aos meus pais e a minha irmã, pela torcida, incentivo, imenso carinho,
compreensão e auxílio durante todos os anos de minha vida, principalmente nestes
dois últimos.
Ao meu amigo Amaral, que sempre acreditou em mim e sabia que eu
chegaria mais longe.
A todos os demais que, direta ou indiretamente, contribuíram para a
realização deste trabalho.
vi
SUMÁRIO
LISTA DE FIGURAS ....................................................................................................................... x
LISTA DE TABELAS....................................................................................................................xiii
LISTA DE SIGLAS E SÍMBOLOS ............................................................................................... xv
RESUMO ............................................................................................................................................ i
ABSTRACT .......................................................................................................................................ii
1. INTRODUÇÃO. ............................................................................................................................ 1
1.1
IMPORTÂNCIA DA PESQUISA............................................................................................ 1
1.2
OBJETIVOS DA PESQUISA .................................................................................................. 4
1.2.1
Objetivo Geral ....................................................................................................................... 4
1.2.2
Objetivos Específicos ............................................................................................................ 4
1.3
ESTRUTURA DA PESQUISA................................................................................................ 5
1.4
LIMITAÇÕES DA PESQUISA ............................................................................................... 6
2. CONCRETO DE ALTO DESEMPENHO.................................................................................. 8
2.1
HISTÓRICO............................................................................................................................. 8
2.2
DEFINIÇÕES........................................................................................................................... 9
2.3
APLICAÇÕES ....................................................................................................................... 12
2.4
VIABILIDADE TÉCNICA E ECONÔMICA ....................................................................... 14
2.5
MATERIAIS CONSTITUINTES .......................................................................................... 16
2.5.1
Cimento ............................................................................................................................... 17
2.5.2
Agregados............................................................................................................................ 18
2.5.2.1
Agregados graúdos ............................................................................................................ 19
2.5.2.2
Agregados miúdos ............................................................................................................. 20
2.5.3
Sílica Ativa .......................................................................................................................... 21
2.5.3.1
Características físicas e químicas da sílica ativa ............................................................... 22
2.5.3.2
Dosagem de sílica ativa ..................................................................................................... 24
2.5.3.3
Efeito da sílica ativa na microestrutura do concreto.......................................................... 25
vii
2.5.3.4
Efeito da sílica ativa nas propriedades do concreto fresco e endurecido........................... 29
2.5.4
Aditivos Superplastificantes ................................................................................................ 31
2.5.4.1
2.5.5
Compatibilidade cimento-aditivo ...................................................................................... 37
Água de Amassamento ........................................................................................................ 40
2.6
PRODUÇÃO E CONTROLE DE QUALIDADE DE CAD .................................................. 40
2.7
PROPRIEDADES MECÂNICAS DO CAD.......................................................................... 41
2.7.1
Resistência à Compressão.................................................................................................... 42
2.7.2
Resistência à Tração por Compressão Diametral ................................................................ 48
2.7.3
Módulo de Elasticidade ....................................................................................................... 52
2.8
MÉTODOS DE DOSAGEM PARA CAD............................................................................. 55
3. INFLUÊNCIA DOS AGREGADOS GRAÚDOS NO CAD..................................................... 59
3.1
INTRODUÇÃO...................................................................................................................... 59
3.2
A INFLUÊNCIA DO TIPO DE AGREGADO ...................................................................... 60
3.3
A INFLUÊNCIA DA DIMENSÃO MÁXIMA DO AGREGADO........................................ 67
3.4
A INFLUÊNCIA DA GRANULOMETRIA DO AGREGADO............................................ 69
3.5
A INFLUÊNCIA DA FORMA E TEXTURA SUPERFICIAL DO AGREGADO ............... 70
3.6
A INFLUÊNCIA DA REATIVIDADE DO AGREGADO.................................................... 72
4. PROGRAMA EXPERIMENTAL.............................................................................................. 74
4.1 PLANEJAMENTO DOS ENSAIOS.......................................................................................... 75
4.2 METODOLOGIA PARA EXECUÇÃO DOS ENSAIOS.......................................................... 77
4.2.1
Seleção e Caracterização dos Materiais............................................................................... 78
4.2.1.1
Cimento ............................................................................................................................. 78
4.2.1.2
Agregados miúdos ............................................................................................................. 80
4.2.1.3
Agregados graúdos ............................................................................................................ 81
4.2.1.4
Adições.............................................................................................................................. 84
4.2.1.5
Aditivo............................................................................................................................... 85
4.2.1.6
Água de amassamento ....................................................................................................... 86
4.2.2
Proporcionamento dos Materiais ......................................................................................... 86
viii
4.2.3
Produção e Preparo dos Corpos-de-prova............................................................................ 87
4.2.4
Apresentação dos Resultados .............................................................................................. 94
4.2.4.1
Resistência à compressão axial.......................................................................................... 94
4.2.4.2
Resistência à tração por compressão diametral ................................................................. 96
4.2.4.3
Módulo de elasticidade...................................................................................................... 97
5. ANÁLISE DOS RESULTADOS ................................................................................................ 98
5.1 RESISTÊNCIA À COMPRESSÃO AXIAL............................................................................. 98
5.2 RESISTÊNCIA À TRAÇÃO POR COMPRESSÃO DIAMETRAL...................................... 105
5.2.1 Relação entre a Resistência à Tração (ft,sp) e a Resistência à Compressão (fc)...................... 108
5.3 MÓDULO DE ELASTICIDADE ............................................................................................ 111
5.3.1 Relação entre o Módulo de Elasticidade (Ec) e a Resistência à Compressão (fc) ................... 113
5.4 COMPARAÇÃO COM A BIBLIOGRAFIA........................................................................... 116
5.5 CONSUMO DE MATERIAIS POR M³ DE CONCRETO ...................................................... 117
6. CONSIDERAÇÕES FINAIS.................................................................................................... 123
6.1 CONCLUSÕES........................................................................................................................ 124
6.2 SUGESTÕES PARA FUTURAS PESQUISAS ...................................................................... 126
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ............................................................................................ 127
ANEXOS ........................................................................................................................................ 137
ANEXO 1.................................................................................................................................... 138
ANEXO 2.................................................................................................................................... 139
ANEXO 3.................................................................................................................................... 144
ix
LISTA DE FIGURAS
FIGURA 2.1
FIGURA 2.2
FIGURA 2.3
FIGURA 2.4
FIGURA 2.5
FIGURA 2.6
FIGURA 2.7
FIGURA 2.8
FIGURA 2.9
FIGURA 2.10
FIGURA 2.11
FIGURA 2.12
FIGURA 2.13
FIGURA 2.14
FIGURA 2.15
FIGURA 2.16
FIGURA 2.17
FIGURA 2.18
FIGURA 3.1
FIGURA 3.2
– EDIFÍCIOS ALTOS EM CAD NOS ESTADOS UNIDOS (AÏTCIN, 2000) ................ 12
– CURVAS DE HISTERESE PARA CONCRETOS PRODUZIDOS COM
DIFERENTES AGREGADOS (MEHTA E AÏTCIN, 1990).......................................... 20
– PROCESSO DE PRODUÇÃO DE SILÍCIO E DE CAPTAÇÃO DE SILICA
ATIVA (DAL MOLIN, 1995)......................................................................................... 22
– MICROGRAFIA ELETRÔNICA DE TRANSMISSÃO DA SÍLICA ATIVA
(MEHTA E MONTEIRO, 1994)..................................................................................... 23
– EFEITO MICROFILER DA SÍLICA ATIVA NO CONCRETO (BACHE APUD
AÏTCIN, 2000) ................................................................................................................ 26
– EFEITO FÍSICO DA SÍLICA ATIVA NO CRESCIMENTO DOS CRISTAIS DE
HIDRATAÇÃO, DE ACORDO COM (MALE APUD DAL MOLIN, 1995) ............... 27
– ESTRUTURA DE C-S-H DENSO NUM CONCRETO COM SÍLICA ATIVA EM
TORNO DO AGREGADO. NOTA-SE A AUSÊNCIA DE ZONA DE
TRANSIÇÃO ENTRE A PASTA E O AGREGADO (AÏTCIN, 2000)......................... 28
– ATUAÇÃO DA SÍLICA ATIVA NA INTERFACE AGREGADO-PASTA DOS
CONCRETOS (ALMEIDA, 1996). ................................................................................ 28
– REPRESENTAÇÃO DIAGRAMÁTICA DA FLOCULAÇÃO DE PARTÍCULAS
DE CIMENTO ANTES DA ADIÇÃO DO SUPERPLASTIFICANTE E A
DISPERSÃO DOS FLOCOS APÓS A ADIÇÃO (MEHTA E MONTEIRO, 1994). .... 33
– ENSAIO DE MINIABATIMENTO DE KANTRO........................................................ 38
– ENSAIO DE FLUIDEZ – CONE DE MARSH .............................................................. 39
– INTERAÇÃO DOS FATORES QUE INFLUENCIAM A RESISTÊNCIA DO
CONCRETO (MEHTA E MONTEIRO, 1994) .............................................................. 42
– (A) CORPO-DE-PROVA SUBMETIDO À ENSAIO DE COMRESSÃO AXIAL
UTILIZANDO CAPEAMENTO DE ENXOFRE; (B) DETALHE DA RUPTURA
PREMATURA DO CAPEAMENTO DURANTE O ENSAIO...................................... 45
– EVOLUÇÃO DA RESISTÊNCIA COM A IDADE PARA CONCRETOS DE
DIFERENTES RESISTÊNCIAS (CARRASQUILLO ET AL., 1981)........................... 47
– RESISTÊNCIA À TRAÇÃO POR COMPRESSÃO DIAMETRAL EM FUNÇÃO
DA RESISTÊNCIA À COMPRESSÃO POR DIFERENTES EQUAÇÕES
(GOMES ET AL., 1996). ................................................................................................ 51
– MÓDULO DE ELASTICIDADE SECANTE EM FUNÇÃO DA RESISTÊNCIA À
COMPRESSÃO POR DIFERENTES EQUAÇÕES (GOMES ET AL., 1996).............. 54
– CONSUMO DE CIMENTO POR M³ DE CONCRETO ................................................ 57
– CUSTO DO M³ DE CONCRETO.................................................................................. 57
– (A) NO CCV, A RUPTURA OCORRE NA PASTA E NA INTERFACE PASTAAGREGADO; (B) NO CAD, ALGUMAS FISSURAS PROPAGAM-SE
ATRAVÉS DAS PARTÍCULAS DO AGREGADO GRAÚDO.................................... 60
– ESTIMATIVA DA RESISTÊNCIA À COMPRESSÃO DA PARTÍCULA DE
AGREGADO: (A) FORMA IRREGULAR; (B) FORMA PRISMÁTICA; (C)
FORMA CILÍNDRICA (CHANG E SU, 1996) ............................................................. 65
x
FIGURA 3.3
– (A) REPRESENTAÇÃO ESQUEMÁTICA DA EXSUDAÇÃO INTERNA NO
CONCRETO RECÉM-LANÇADO; (B) RUPTURA DA ADERÊNCIA POR
CISALHAMENTO EM CORPO-DE-PROVA DE CONCRETO ENSAIADO À
COMPRESSÃO AXIAL (MEHTA E MONTEIRO, 1994)............................................ 71
FIGURA 3.4 – DIMENSÕES DO GRÃO ............................................................................................... 72
FIGURA 4.1 – CURVA GRANULOMÉTRICA DO AGREGADO MIÚDO ........................................ 81
FIGURA 4.2 – AGREGADOS GRAÚDOS SELECIONADOS: (A) CALCÁRIO, (B) DIABÁSIO
E (C) GRANITO ............................................................................................................ 82
FIGURA 4.3 – CURVA GRANULOMÉTRICA DOS AGREGADOS GRAÚDOS.............................. 84
FIGURA 4.4 – BETONEIRA DE EIXO INCLINADO – 320 LITROS ................................................. 90
FIGURA 4.5 – CORPOS-DE-PROVA COBERTOS COM FILME DE PVC DURANTE AS
PRIMEIRAS 24 HORAS ................................................................................................ 93
FIGURA 4.6 – RETIFICAÇÃO DOS TOPOS DOS CORPOS-DE-PROVA DE 10X20CM COM
TORNO MECÂNICO ADAPTADO (LABORATÓRIO LAME /LACTEC) ................ 94
FIGURA 4.7 – RELAÇÃO ENTRE A RESISTÊNCIA À COMPRESSÃO (MPa) E A RELAÇÃO
ÁGUA/AGLOMERANTE PARA AS IDADES DE 3, 7 E 28 DIAS............................. 95
FIGURA 4.8 – RELAÇÃO ENTRE A RESISTÊNCIA À COMPRESSÃO (MPa) E A IDADE
(DIAS) PARA AS DIVERSAS RELAÇÕES ÁGUA/AGLOMERANTE
ENSAIADAS. ................................................................................................................. 96
FIGURA 4.9 – RELAÇÃO ENTRE A RESISTÊNCIA À TRAÇÃO POR COMPRESSÃO
DIAMETRAL E A RELAÇÃO ÁGUA/AGLOMERANTE PARA A IDADE DE 28
DIAS................................................................................................................................ 97
FIGURA 4.10 – RELAÇÃO ENTRE O MÓDULO DE ELASTICIDADE E A RELAÇÃO
ÁGUA/AGLOMERANTE PARA A IDADE DE 28 DIAS. .......................................... 97
FIGURA 5.1 – INFLUÊNCIA DA INTERAÇÃO ENTRE A RELAÇÃO A/AGLOM E A IDADE
NA RESISTÊNCIA À COMPRESSÃO. ........................................................................ 100
FIGURA 5.2 – INFLUÊNCIA DAS INTERAÇÕES ENTRE: (A) AGREGADO E IDADE E (B)
AGREGADO E RELAÇÃO A/AGLOM NA RESISTÊNCIA A COMPRESSÃO. ...... 100
FIGURA 5.3 – EVOLUÇÃO DA RESISTÊNCIA À COMPRESSÃO EM FUNÇÃO DA
RELAÇÃO A/AGLOM PARA OS CONCRETOS COM CALCÁRIO......................... 101
RELAÇÃO A/AGLOM PARA OS CONCRETOS COM DIABÁSIO. ......................... 102
RELAÇÃO A/AGLOM PARA OS CONCRETOS COM GRANITO. .......................... 102
FIGURA 5.6 – EVOLUÇÃO DA RESISTÊNCIA À COMPRESSÃO COM A IDADE CALCÁRIO. ................................................................................................................... 103
FIGURA 5.7 – EVOLUÇÃO DA RESISTÊNCIA À COMPRESSÃO COM A IDADE DIABÁSIO...................................................................................................................... 103
FIGURA 5.8 – EVOLUÇÃO DA RESISTÊNCIA À COMPRESSÃO COM A IDADE GRANITO....................................................................................................................... 103
FIGURA 5.9 – VARIAÇÃO DA RELAÇÃO FC/FC28, EM FUNÇÃO DA IDADE PARA OS
CONCRETOS. ................................................................................................................ 104
FIGURA 5.10 – INFLUÊNCIA DA INTERAÇÃO ENTRE A RELAÇÃO A/AGLOM E O TIPO DE
AGREGADO NA RESISTÊNCIA À TRAÇÃO POR COMPRESSÃO
DIAMETRAL. ................................................................................................................ 107
xi
FIGURA 5.11 – EVOLUÇÃO DA RESISTÊNCIA À TRAÇÃO POR COMPRESSÃO
DIAMETRAL EM FUNÇÃO DA RELAÇÃO A/AGLOM PARA OS VÁRIOS
CONCRETOS. ................................................................................................................ 108
FIGURA 5.12 – RESISTÊNCIA À TRAÇÃO (fc,sp) X RESISTÊNCIA À COMPRESSÃO (fc)
PARA IDADE DE 28 DIAS. .......................................................................................... 109
FIGURA 5.13 – CORRELAÇÃO ENTRE RESISTÊNCIA À TRAÇÃO POR COMPRESSÃO
DIAMETRAL E RESISTÊNCIA À COMPRESSÃO POR DIFERENTES
EQUAÇÕES.................................................................................................................... 110
FIGURA 5.14 – INFLUÊNCIA DO TIPO DE AGREGADO NO MÓDULO DE ELASTICIDADE
DOS CONCRETOS. ....................................................................................................... 112
FIGURA 5.15 – EVOLUÇÃO DO MÓDULO DE ELASTICIDADE EM FUNÇÃO DA RELAÇÃO
A/AGLOM PARA OS VÁRIOS CONCRETOS. ........................................................... 113
FIGURA 5.16 – MÓDULO DE ELASTICIDADE EC (GPa) X RESISTÊNCIA À COMPRESSÃO
FC (MPa)......................................................................................................................... 114
FIGURA 5.17 – CORRELAÇÃO ENTRE O MÓDULO DE ELASTICIDADE E A RESISTÊNCIA
À COMPRESSÃO POR DIFERENTES EQUAÇÕES................................................... 115
FIGURA 5.18 – CONSUMO DE CIMENTO POR M³ DOS DIVERSOS TRAÇOS COM GRANITO .. 119
FIGURA 5.19 – RELAÇÃO ENTRE A RESISTÊNCIA E O CONSUMO DE CIMENTO PARA OS
CONCRETOS COM GRANITO. ................................................................................... 120
FIGURA 5.20 – CUSTO DO M³ DOS CONCRETOS CAD E CCV (R$/M³).......................................... 121
FIGURA 5.21 – RELAÇÃO CUSTO/BENEFÍCIO DOS CAD X CCV (R$/MPa).................................. 121
xii
LISTA DE TABELAS
TABELA 2.1 – ESPESSURA DA ZONA DE TRANSIÇÃO (MICROMETRO)* ................................. 29
TABELA 2.2 – EFEITO DO MODO DE ADIÇÃO DOS SUPERPLASTIFICANTES SMF, SNF E
CAE* NO SLUMP DE MISTURAS DE CONCRETO DE CIMENTO PORTLAND .. 35
TABELA 2.3 – GANHO TOTAL DE RESISTÊNCIA PARA CONCRETO CONVENCIONAL E
CAD ................................................................................................................................ 47
TABELA 3.1 – PROPRIEDADES MECÂNICAS DAS ROCHAS, ARGAMASSAS E
CONCRETOS AOS 91 DIAS........................................................................................ 62
TABELA 3.2 – PROPRIEDADES DAS ROCHAS, ARGAMASSAS E CONCRETOS À IDADE
DE 28 DIAS .................................................................................................................... 63
TABELA 3.1 – DETERMINAÇÃO DA FORMA DO AGREGADO GRAÚDO ................................... 72
TABELA 4.1 – RELAÇÃO ÁGUA/AGLOMERANTE PARA CADA NÍVEL DE RESISTÊNCIA
ESPERADO .................................................................................................................... 75
TABELA 4.2 – PLANEJAMENTO DOS ENSAIOS E QUANTIDADE DE CORPOS-DE-PROVA.... 77
TABELA 4.3 – MÉTODOS DE ENSAIOS PARA DETERMINAÇÃO DAS PROPRIEDADES
MECÂNICAS ................................................................................................................. 77
TABELA 4.4 – CARACTERIZAÇÃO FÍSICA DO CIMENTO CPV-ARI ............................................ 78
TABELA 4.5 – CARACTERIZAÇÃO QUÍMICA DO CIMENTO CPV-ARI ....................................... 79
TABELA 4.6 – CARACTERIZAÇÃO MECÂNICA DO CIMENTO CPV-ARI.................................... 79
TABELA 4.7 – GRANULOMETRIA DO AGREGADO MIÚDO (NBR-7217/87) ............................... 80
TABELA 4.8 – CARACTERIZAÇÃO DO AGREGADO MIÚDO ........................................................ 80
TABELA 4.9 – COMPOSIÇÃO GRANULOMÉTRICA DOS AGREGADOS GRAÚDOS (NBR7217/87) .......................................................................................................................... 82
TABELA 4.10 – CARACTERIZAÇÃO DOS AGREGADOS GRAÚDOS (NBR-7217/87).................... 83
TABELA 4.11 – CARACTERIZAÇÃO QUÍMICA DA SÍLICA ATIVA ................................................ 85
TABELA 4.12 – CARACTERIZAÇÃO FÍSICA DA SÍLICA ATIVA ..................................................... 85
TABELA 4.13 – QUANTIDADE DE MATERIAL UTILIZADO NOS TRAÇOS COM CALCÁRIO
- TCS (1ª REPETIÇÃO).................................................................................................. 87
TABELA 4.14 – QUANTIDADE DE MATERIAL UTILIZADO NOS TRAÇOS COM CALCÁRIO
- RCS (2ª REPETIÇÃO) ................................................................................................. 88
TABELA 4.15 – QUANTIDADE DE MATERIAL UTILIZADO NOS TRAÇOS COM DIABÁSIO TDS (1ª REPETIÇÃO).................................................................................................... 88
TABELA 4.16 – QUANTIDADE DE MATERIAL UTILIZADO NOS TRAÇOS COM DIABÁSIO RDS (2ª REPETIÇÃO) ................................................................................................... 89
TABELA 4.17 – QUANTIDADE DE MATERIAL UTILIZADO NOS TRAÇOS COM GRANITO TGS (1ª REPETIÇÃO).................................................................................................... 89
TABELA 4.18 – QUANTIDADE DE MATERIAL UTILIZADO NOS TRAÇOS COM GRANITO RGS (2ª REPETIÇÃO) ................................................................................................... 90
TABELA 4.19 – PROGRAMAÇÃO DAS DOSAGENS........................................................................... 92
TABELA 5.1 – VALORES MÉDIOS DE RESISTÊNCIA À COMPRESSAO DOS CONCRETOS
(MPA).............................................................................................................................. 99
TABELA 5.2 – ANÁLISE DE VARIÂNCIA (ANOVA) PARA RESISTÊNCIA À COMPRESSÃO
AXIAL ............................................................................................................................ 99
xiii
TABELA 5.4 – EVOLUÇÃO DA RESISTÊNCIA À COMPRESSÃO COM A IDADE DOS
CONCRETOS PRODUZIDOS – COMPARAÇÃO COM A BIBLIOGRAFIA,
PARA CIMENTOS ARI. ................................................................................................ 104
TABELA 5.5 – VALORES DE RESISTÊNCIAS MÉDIAS DE COMPRESSÃO AOS 28 DIAS
(MPA) EM FUNÇÃO DA RELAÇÃO A/AGLOM – COMPARAÇÃO ENTRE
CONCRETOS PRODUZIDOS E BIBLIOGRAFIA, COM BASE NOS DADOS DE
AÏTCIN (2000)................................................................................................................ 105
TABELA 5.6 – VALORES DE RESISTÊNCIA À TRAÇÃO POR COMPRESSAO DIAMETRAL
(MPA).............................................................................................................................. 106
TABELA 5.7 – ANÁLISE DE VARIÂNCIA (ANOVA) PARA RESISTÊNCIA À TRAÇÃO............. 106
TABELA 5.8 – RELAÇÃO ENTRE RESISTÊNCIA À TRAÇÃO POR COMPRESSÃO
DIAMETRAL E RESISTÊNCIA À COMPRESSÃO AXIAL (%) – 28 DIAS ............ 109
TABELA 5.9 – VALORES DE MÓDULO DE ELASTICIDADE SECANTE (GPA) .......................... 111
TABELA 5.10 – ANÁLISE DE VARIÂNCIA (ANOVA) PARA MÓDULO DE ELASTICIDADE...... 112
TABELA 5.11 – COMPARAÇÃO ENTRE OS RESULTADOS EXPERIMENTAIS DE CAD
OBTIDOS NA PESQUISA E POR OUTROS PESQUISADORES – CONCRETOS
CONTENDO CIMENTO ARI,
A/AGLOM 0,28 E SÍLICA ATIVA,
AGREGADOS DIFERENTES ....................................................................................... 116
TABELA 5.12 – COMPARAÇÃO ENTRE OS RESULTADOS EXPERIMENTAIS DE CAD
OBTIDOS NA PESQUISA E OS OBTIDOS POR PEREIRA NETO (1995) –
CONCRETOS COM CIMENTO ARI, A/AGLOM 0,28, SÍLICA ATIVA E
AGREGADOS DE MESMA MINERALOGIA ............................................................. 117
TABELA 5.13 – CONSUMO DE MATERIAL POR M³ DE CONCRETO, EM KG ............................... 118
TABELA 5.14 – COMPOSIÇÃO DE CUSTOS DOS MATERIAIS PARA OS CONCRETOS COM
GRANITO....................................................................................................................... 120
xiv
LISTA DE SIGLAS E SÍMBOLOS
A/AGLOM
A/C
ABNT
ACI
ANOVA
ARI
BAEL / BPEL
C2S
C3A
C3S
Ca(OH)2
CAD
CAR
CCV
CEB
C-S-H
Dmáx
EC
Ecs
fc
fc28
fck
fcm
FIP
ft,sp
INMETRO
ISO
LACTEC
LAME
MLS
MPa
MPT
NBR
NS
RBLE
SANEPAR
SIO2
SMF
SNF
SO3
SP
t
UFPR
RELAÇÃO ÁGUA/AGLOMERANTE
RELAÇÃO ÁGUA/CIMENTO
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS
AMERCIAN CONCRETE INSTITUTE
ANÁLISE DE VARIÂNCIA
ALTA RESISTÊNCIA INICIAL
NORMAS FRANCESAS
SILICATO BICÁLCICO
ALUMINATO TRICÁLCICO
SILICATO TRICÁLCICO
HIDRÓXIDO DE CÁLCIO
CONCRETO DE ALTO DESEMPENHO
CONCRETO DE ALTA RESISTÊNCIA
CONCRETO CONVENCIONAL VIBRADO
COMITE EURO-INTERNATIONAL DU BETON
SILICATO DE CÁLCIO HIDRATADO
DIMENSÃO MÁXIMA CARACTERÍSTICA
MÓDULO DE ELASTICIDADE
MÓDULO DE LEASTICIDADE SECANTE
RESISTÊNCIA MÉDIA À COMPRESSÃO DO CONCRETO
RESISTÊNCIA MÉDIA AOS 28 DIAS
RESISTÊNCIA CARACTERISTICA À COMPRESSÃO DO CONCRETO
RESISTÊNCIA MÉDIA DE DOSAGEM
FÉDÉRATION INTERNATIONALE DE LA PRÉCONTRAINTE
RESISTÊNCIA À TRAÇÃO POR COMPRESSÃO DIAMETRAL
INSTITUTO NACIONAL DE METROLOGIA
INERNATIONAL STANDARD ORGANIZATION
INSTITUTO DE TECNOLOGIA PARA O DESENVOLVIMENTO
LABORATÓRIO DE MATERIAIS E ESTRUTURAS
LIGNOSSULFATOS MODIFICADOS
MEGAPASCAL
MAXIMUN PASTE THICKNESS
NORMA BRASILEIRA
NORWEGIAN STANDARD
REDE BRASILEIRA DE LABORATÓRIOS DE ENSAIOS
COMPANHIA DE SANEAMENTO DO PARANÁ
ÓXIDO DE SILÍCIO
POLICONDENSADO DE FORMALDEÍDO E MELANINA SULFONADA
POLICONDENSADO DE FORMALDEÍDO E NAFTALENO SULFONADO
ÓXIDO DE ENXOFRE
SUPERPLASTIFICANTE
IDADE EM T DIAS
UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARANÁ
xv
RESUMO
Nas últimas décadas, os grandes avanços na tecnologia do concreto
proporcionaram o surgimento dos concretos de alto desempenho, cujas características
principais são a elevada resistência mecânica e maior durabilidade, obtidas com a
utilização de baixas relações água/aglomerante. Por estas qualidades que o diferenciam
do concreto convencional, o CAD é um material que vêm sendo largamente
pesquisado e empregado em diversos países, como Estados Unidos, Canadá, França,
Noruega, entre outros. No Brasil, o seu emprego é ainda limitado, tendo se
desenvolvido quase exclusivamente nas grandes capitais, como São Paulo, Rio de
Janeiro, Salvador, Porto Alegre, Florianópolis e Brasília, graças aos grupos de
pesquisa concentrados nas universidades públicas. Entretanto, em Curitiba, a falta de
conhecimento da comunidade técnica e científica local, com relação às propriedades e
ao comportamento deste material, têm impedido o seu desenvolvimento na região.
Diante deste cenário, é necessário criar condições à mudança de cultura no meio
técnico paranaense, mostrando a potencialidade da tecnologia do CAD.
Nesse sentido, este trabalho visa contribuir para maior compreensão do
comportamento do CAD produzido a partir dos materiais disponíveis na região. Partindose da hipótese que o agregado graúdo pode tornar-se o fator limitante da resistência do
CAD, foram produzidos concretos com três tipos de agregados disponíveis
comercialmente na região de Curitiba - calcário, diabásio e granito. Os concretos foram
produzidos com traços similares para as relações a/aglom 0.35, 0.31, 0.28 e 0.26. Foram
utilizados 336 corpos-de-prova para a realização dos experimentos, com o objetivo de
investigar a influência do agregado graúdo nas propriedades mecânicas destes concretos,
mais especificamente na resistência à compressão, na resistência à tração por compressão
diametral e no módulo de elasticidade. Uma análise estatística foi realizada com a
finalidade de garantir a confiabilidade dos resultados obtidos.
No geral, os resultados obtidos apresentaram-se compatíveis e consistentes com os
valores encontrados na bibliografia sobre CAD. Foi comprovado estatisticamente o efeito
significativo do tipo de agregado graúdo tanto na resistência à compressão como no
módulo de elasticidade dos concretos produzidos. Entretanto, este efeito não foi
confirmado para a resistência à tração por compressão diametral. Constatou-se também
que o uso de equações para o cálculo do Ec a partir da resistência fc não é apropriado para
estimativa do módulo de elasticidade no CAD. Por fim, verificou-se a possibilidade de se
produzir CAD com os três agregados investigados, para resistências na faixa de 85-90
MPa, sem a necessidade de promover alterações em suas características iniciais.
Destacando-se o desempenho do granito, cujos concretos chegaram aos 100 MPa.
Palavras-chave: concreto de alto desempenho; CAD; agregados graúdos; resistência à
compressão; resistência à tração por compressão diametral; módulo
de elasticidade.
ABSTRACT
An experimental study investigated the influence of three coarse aggregate types
available in Curitiba on the mechanical properties of high performance concrete mixtures.
Granite, diabase and limestone aggregates were used. Concretes were produced using
identical materials, similar mix proportions and water-cementitious ratios of 0.35, 0.31,
0.28 e 0.26. Compressive strength, splitting tensile strength and modulus of elasticity were
analysed in concrete. A statistical analysis was conducted to guarantee the reliability of
test results. In general, the results obtained are in agreement with those found by other
researchers. Compressive strength and elastic modulus of concretes were shown to be
significantly influenced by the type of coarse aggregates. However, this effect was not
confirmed in the splitting tensile strength. In addition, the building code equations relating
the elastic modulus Ec to the compressive strength fc are not valid as far as HPC is
concerned. Finally, it was found using granite aggregate produced concretes with higher
strength (about 100 MPa) than those using diabase and limestone (85-90 MPa).
Keywords:
high performance concrete; HPC; coarse aggregates; compressive
strength; splitting tensile strength; modulus of elasticity.
ii
Dissertação de Mestrado
Sandro Eduardo da Silveira Mendes
PPGCC/UFPR 2002
1
1. INTRODUÇÃO
1.1 IMPORTÂNCIA DA PESQUISA
Nas duas últimas décadas, tem-se obtido grandes avanços na tecnologia do
concreto, face aos conhecimentos adquiridos pelos estudos da estrutura interna do concreto
e ao advento de novos materiais, tais como os superplastificantes e as adições,
principalmente a sílica ativa (AÏTCIN e NEVILLE, 1995). Estes avanços permitiram uma
grande evolução nas resistências mecânicas do concreto e também em outras propriedades,
proporcionando o surgimento dos “concretos de alto desempenho”, ou apenas CAD, os
quais permitem a otimização de um ou mais parâmetros de caracterização de interesse do
material, diferenciando-se, portanto, dos concretos convencionais, e exigindo maior rigor
técnico e científico na sua elaboração e muito mais cuidado no seu preparo.
Nos últimos seis anos, vários trabalhos técnicos, pesquisas, congressos e
simpósios têm mostrado que o CAD é um material viável técnica e economicamente,
para utilização em diversos tipos de estruturas, tanto convencionais como especiais
(ALMEIDA,
1996a;
INTERNATIONAL
CONFERENCE
ON
HIGH-
PERFORMANCE CONCRETE, AND PERFORMANCE AND QUALITY OF
CONCRETE STRUCTURES, 2nd, 1999).
As principais aplicações do CAD na construção civil têm sido em edifícios
de grande altura, plataformas submarinas, pontes, viadutos, pavimentos de rodovias e
pisos industriais. Seu uso, principalmente em edifícios altos, proporciona estruturas
mais esbeltas, redução significativa nas seções dos pilares com aumento da área útil
dos pavimentos, diminuição do peso próprio da estrutura e, conseqüentemente, na
carga das fundações, bem como aumento da velocidade de execução e redução na
utilização de sistemas de formas (menor superfície de formas e maior rapidez na
desforma). Além disto, apresenta elevado potencial ecológico devido à incorporação
de vários resíduos industriais, como sílica ativa e/ou outras adições.
PPGCC/UFPR 2002
2
Sua utilização nas estruturas não se justifica apenas pela elevação de suas
propriedades mecânicas, mas principalmente pelo aumento da durabilidade, face à
utilização de baixas relações água/aglomerante, que levam à diminuição da porosidade
e, conseqüentemente, da permeabilidade do concreto (MEHTA, 1999), caracterizandoo como o material mais apropriado para garantir uma maior vida útil à estrutura e
custos reduzidos de manutenção.
Segundo HELENE (1997), no futuro próximo será antieconômico projetar
estruturas com concreto de fck ≤ 50 MPa, especialmente em edifícios altos, com mais
de 35 andares e em pontes e viadutos de grande vão. Por estas razões o CAD é
apropriado para a crescente tendência da verticalização, com estruturas mais altas,
esbeltas e arrojadas, de maiores vãos, localizadas em atmosferas densamente urbanas
ou industriais carregadas de agentes agressivos.
Por todas estas qualidades, o CAD é um material que está sendo muito
pesquisado e divulgado atualmente em diversos países, como Estados Unidos, Canadá,
França, Suíça, Noruega, Austrália, Alemanha, Japão, Coréia, China e outros.
A nível nacional, o CAD já vem sendo utilizado há alguns anos em algumas
cidades brasileiras como São Paulo, Salvador, Rio de Janeiro, Niterói e Brasília
(ALMEIDA et al., 1995). As pesquisas em desenvolvimento sobre o CAD estão
relativamente dispersas pelo país - Goiás, Brasília, Bahia, Minas Gerais, Espírito
Santo, São Paulo, Rio de Janeiro, Santa Catarina e Rio Grande do Sul, com grupos de
pesquisa concentrados principalmente nas universidades públicas (ALMEIDA,
1996a). Porém, este avanço tecnológico ainda não chegou em Curitiba ou em outras
regiões do Paraná. Embora o Estado possua a escola de engenharia mais antiga do
Brasil e seja reconhecido pelo pioneirismo e arrojo em obras de concreto de grande
porte (barragens, túneis, usinas, pontes e viadutos), a tradição paranaense em
pesquisas na área de materiais é concentrada em aplicações de estruturas de grande
porte de usinas hidrelétricas e é ainda incipiente no estudo de estruturas de
edificações de concreto e em CAD e, no momento, são poucas as pesquisas em
PPGCC/UFPR 2002
3
desenvolvimento no Estado sobre o assunto. Isto se deve principalmente à falta de
conhecimento da comunidade técnica e científica sobre as inúmeras vantagens que a
utilização deste material apresenta, gerando insegurança e desconfiança nos
engenheiros de estruturas, arquitetos e construtores da região. Há a necessidade de
criar condições à mudança de cultura no meio técnico paranaense, mostrando a
potencialidade da tecnologia do CAD.
A solução para isto, segundo DAL MOLIN (1995), é o desenvolvimento de
pesquisas para produção e análise de CAD com materiais e técnicas nacionais,
analisando soluções obtidas em outros países e adaptando-as à realidade brasileira.
O Brasil é um país de grande área territorial, com uma enorme variedade de
materiais e, contudo, são poucos os trabalhos que abordam as propriedades dos
concretos levando em conta as características dos materiais locais. Diante deste cenário,
espera-se que os resultados deste trabalho venham a contribuir para maior compreensão
do comportamento do CAD produzido a partir dos materiais disponíveis na região.
Inicialmente, para se obter concreto de alto desempenho, é necessário
verificar o panorama dos agregados disponíveis, uma vez que a resistência à
compressão do concreto não é mais, necessariamente, governada pela resistência da
pasta matriz, como ocorre com os concretos convencionais. No CAD o que define a
resistência à compressão do material é o agregado ou sua interface com a pasta. Desta
maneira, o agregado graúdo deixa de ser considerado apenas um material inerte e se
torna o fator limitante da resistência do CAD, que passa a ser controlada pelas suas
características físicas, mecânicas e mineralógicas. Como, por motivos de economia, os
agregados graúdos empregados no concreto usualmente são os disponíveis nas jazidas
próximas à obra, é fundamental que se conheça o desempenho dos agregados
produzidos na região.
Segundo AMARAL FILHO (1997), a limitação da resistência máxima passível
de ser obtida dentro de um concreto de alto desempenho é função quase exclusiva do
agregado graúdo. O mesmo vale para o módulo de elasticidade destes concretos que
PPGCC/UFPR 2002
4
dependem também do módulo de elasticidade do agregado. O autor estima que, em São
Paulo, a máxima resistência alcançada em laboratório com os agregados locais (granitos)
estaria próxima de 120 MPa, e em outras regiões do país, estes valores poderiam chegar a
140 MPa e 150 MPa com o emprego de diabásio e basalto.
É importante lembrar que a seleção de materiais para a produção de CAD não é
simples, uma vez que os cimentos e agregados disponíveis apresentam grandes variações
nas suas composições e propriedades e ainda não existe, segundo MEHTA e AÏTCIN
(1990b), uma sistemática clara que facilite a escolha do tipo de cimento e agregado mais
apropriado para o CAD. Desta forma, o que se espera com este trabalho é avaliar algumas
propriedades mecânicas do CAD produzido com diferentes agregados graúdos da região
de Curitiba, entre os mais utilizados comercialmente, e encontrar parâmetros e diretrizes
para seleção do agregado graúdo local mais apropriado para CAD.
1.2 OBJETIVOS DA PESQUISA
1.2.1 Objetivo Geral
Esta pesquisa tem por objetivo geral produzir concretos de alto desempenho
com diferentes tipos de agregados graúdos disponíveis na Região Metropolitana de
Curitiba, de maneira que eles possam ser avaliados e comparados, do ponto de vista
técnico e econômico.
1.2.2 Objetivos Específicos
Dentre os objetivos específicos a serem alcançados na pesquisa, pretende-se:
- avaliar a potencialidade de cada agregado graúdo escolhido na produção
de concreto de alto desempenho;
PPGCC/UFPR 2002
5
- investigar a influência do tipo de agregado escolhido nas propriedades
mecânicas do CAD, mais especificamente na resistência à compressão,
resistência à tração por compressão diametral e módulo de elasticidade.
- estabelecer correlações entre a resistência à compressão e as demais
propriedades analisadas.
- fornecer, à comunidade técnica regional, dados que contribuam para
maior compreensão do comportamento do CAD produzido com os
materiais da região.
Parte-se da hipótese de que é possível produzir CAD com resistências acima de
50 MPa, utilizando os agregados graúdos de Curitiba, na forma em que se encontram
disponíveis no mercado, sem a necessidade de ajustar suas composições granulométricas.
1.3 ESTRUTURA DA PESQUISA
Este trabalho está dividido em 6 capítulos.
No Capítulo 1 é feita uma introdução à pesquisa, destacando-se sua
justificativa e importância, seus objetivos, estrutura e limitações.
No Capítulo 2 é apresentada a revisão bibliográfica sobre concreto de alto
desempenho, iniciando-se com o histórico, definições, aplicações e viabilidade técnica
e econômica do CAD. Seguindo com a seleção dos materiais constituintes e
apresentação das principais propriedades do concreto endurecido a serem estudadas.
Finalizando com a produção e controle de qualidade e métodos de dosagem para CAD.
No Capítulo 3 é feita a revisão bibliográfica sobre a influência dos agregados
graúdos nas propriedades mecânicas do CAD, com ênfase na resistência mecânica e no
módulo de elasticidade. São destacadas as influências do tipo de agregado, da dimensão
máxima, da forma e textura superficial, e da reatividade (interação química) dos agregados.
No Capítulo 4 é apresentada a parte experimental da pesquisa, com a
descrição do planejamento e da metodologia empregada para a execução dos ensaios,
PPGCC/UFPR 2002
6
iniciando com a seleção e caracterização dos materiais empregados, o método de
dosagem utilizado e os ensaios mecânicos propriamente ditos – resistência à
compressão, resistência à tração por compressão diametral e módulo de elasticidade.
No Capítulo 5 são analisados e comentados os resultados dos ensaios
apresentados anteriormente, utilizando ferramentas de análise estatística para verificar
a confiabilidade dos resultados.
No Capítulo 6 apresentam-se as considerações finais e conclusões baseadas
neste trabalho, assim como sugestões para futuras pesquisas.
1.4 LIMITAÇÕES DA PESQUISA
Esta pesquisa está concentrada no estudo experimental de concretos de alto
desempenho confeccionados com três agregados graúdos provenientes da região de
Curitiba (calcário, diabásio e granito).
Houve a necessidade de limitar-se o número de tipos de agregados a apenas
três, devido a questões de transporte, estocagem e disponibilidade das instalações do
laboratório para a realização da pesquisa.
A pesquisa limita-se ainda ao estudo de algumas propriedades mecânicas do
CAD, com maior ênfase na resistência à compressão, sendo os aspectos de
durabilidade destes concretos sugeridos como assunto para novas pesquisas.
Cabe lembrar que, no que se refere à durabilidade do CAD, MEHTA (1999)
explica que o fato de se utilizar baixas relações água/cimento na sua fabricação já
garantem que aspectos de durabilidade, tais como menor porosidade e baixa
permeabilidade, estejam sendo considerados.
A escolha dos ensaios foi determinada pela sua relevância e importância, e pela
limitação da pesquisa em função da disponibilidade de tempo e do uso do laboratório,
além da escassez de recursos materiais, humanos e financeiros destinados à pesquisa.
PPGCC/UFPR 2002
7
Com relação aos ensaios, estes foram realizados nas idades de 3, 7 e 28 dias
para a resistência à compressão, enquanto para resistência à tração por compressão
diametral e módulo de elasticidade apenas aos 28 dias de idade.
Pode-se destacar ainda, como fatores limitantes desta pesquisa, a utilização
constante de sílica ativa em substituição a 8% da massa do cimento, e a utilização de
um único tipo de aditivo superplastificante em todos os concretos produzidos. Estas
especificações ocorreram em função da necessidade de fixar-se parâmetros, de modo
que os resultados obtidos pelos concretos produzidos com os diversos tipos de
agregados possam ser comparados entre si.
PPGCC/UFPR 2002
8
2. CONCRETO DE ALTO DESEMPENHO
2.1 HISTÓRICO
Com os avanços na tecnologia do concreto nas últimas décadas, o conceito
de concreto de alta resistência foi se alterando. Lentamente, o concreto de alta
resistência foi introduzido no mercado dos edifícios de grande altura em Chicago nos
anos 60 e no início dos anos 70, e a partir daí passou a ser utilizado em várias partes do
mundo e veio, cada vez mais, a ser chamado de concreto de alto desempenho.
Na década de 50, os concretos com 35 MPa eram considerados de alta
resistência. Na década de 60, concretos de 40 a 50 MPa já estavam disponíveis
comercialmente. No início dos anos 70, os concretos de alta resistência atingiam a
barreira técnica dos 60 MPa. Durante os anos 80, com o advento dos
superplastificantes e da utilização metódica da sílica ativa esta barreira foi
ultrapassada, chegando a concretos de alto desempenho com resistência mecânica à
compressão da ordem de 100 MPa. Hoje em dia, resistências da ordem de 140 MPa
estão sendo utilizadas na construção de edifícios altos em algumas partes do mundo
(CEB/FIP, 1990; ACI 363R-92, 2001; AÏTCIN, 2000).
Nos últimos 20 anos, estudos intensivos sobre CAD têm sido realizados em
diversos países, com o intuito de fornecer aos engenheiros as informações necessárias
sobre suas propriedades, bem como dar subsídios para adaptação das normas de
concreto às características diferenciadas deste novo material.
O CAD tornou-se uma linha prioritária de pesquisa na área de materiais e,
atualmente, a bibliografia sobre o tema é bastante ampla (DAL MOLIN, 1995). Vários
congressos, simpósios, seminários e workshops têm sido promovidos em vários países
para divulgação e discussão de trabalhos de diversos pesquisadores sobre CAD.
No Brasil foram realizados dois grandes congressos sobre CAD em 1996 e
1999 (INTERNATIONAL CONGRESS ON HIGH-PERFORMANCE CONCRETE,
PPGCC/UFPR 2002
9
AND PERFORMANCE AND QUALITY OF CONCRETE STRUCTURES, 1st, 1996;
INTERNATIONAL CONFERENCE ON HIGH-PERFORMANCE CONCRETE,
AND PERFORMANCE AND QUALITY OF CONCRETE STRUCTURES, 2nd,
1999) contando com a participação ativa de pesquisadores e profissionais de diversos
países. O próximo congresso será realizado em outubro deste ano (INTERNATIONAL
CONFERENCE ON HIGH-PERFORMANCE CONCRETE, AND PERFORMANCE
AND QUALITY OF CONCRETE STRUCTURES, 3rd , 2002).
Com relação aos estudos sobre CAD no Brasil, um número crescente de
pesquisas têm sido desenvolvidas nos últimos anos. No levantamento realizado por
ALMEIDA (1996a), em diversos estados sobre trabalhos envolvendo CAD, foram
encontrados, já naquele ano, mais de 80 trabalhos abordando diversos aspectos do
material. Nos dois congressos citados anteriormente, em 1996 e 1999, foram
apresentados outros 48 trabalhos nacionais sobre CAD.
2.2 DEFINIÇÕES
Ainda não existe um consenso claro no meio científico sobre o significado
das expressões concreto de alta resistência (CAR) e concreto de alto desempenho
(CAD), que teria uma abrangência mais ampla podendo ser aplicada a várias
propriedades de interesse. Embora a segunda expressão venha sendo cada vez mais
usada, sua aceitação ainda não é generalizada; por exemplo, o nome da Comissão 363,
do ACI, é ainda Comissão do Concreto de Alta Resistência e não Comissão do
Concreto de Alto Desempenho. Entretanto, ambas expressões vêm sendo utilizadas
comumente por muitos pesquisadores para designar o mesmo material.
Encontra-se na literatura algumas definições para estas expressões, baseadas
em dois critérios significativos: resistência à compressão e relação água/aglomerante.
O CAR tem sido classificado em diferentes categorias ao longo do tempo,
basicamente em função de sua resistência à compressão, referida aos 28 dias de idade.
O ACI 363R-92 (2001) define CAR como sendo concreto com resistência à
PPGCC/UFPR 2002
10
compressão, medida em corpos-de-prova cilíndricos, maior que 41 MPa. No entanto, o
comitê reconhece que a definição pode variar de acordo com a região.
O Comitê do CEB/FIP (1990) estabelece o CAR como sendo todo concreto
com uma resistência à compressão, medida em cilindros, acima dos limites atualmente
existentes nos códigos nacionais, da ordem de 60 MPa a 130MPa, o limite superior
praticável para concretos utilizando agregados convencionais.
MEHTA e MONTEIRO (1994) consideram que, para dosagens feitas com
agregados convencionais, os concretos de alta resistência são aqueles que apresentam
resistência à compressão superior a 40 MPa. De acordo com P. Shah1 (SHAH, 1981 apud
MEHTA e MONTEIRO, 1994) dois argumentos justificam esta limitação:
a) a maioria dos concretos convencionais está na faixa de 20 MPa a 40 MPa. Para
produzir concretos acima de 40 MPa, é necessário um controle de qualidade mais
rigoroso e maior cuidado na seleção e na dosagem dos materiais constituintes do
concreto. Assim, para distinguir este concreto especialmente formulado para uma
resistência maior que 40 MPa, deve-se chamá-lo de concreto de alta resistência.
b) estudos experimentais comprovaram que a microestrutura e as propriedades do
concreto com resistência acima de 40 MPa são consideravelmente diferentes das
dos concretos convencionais. Como a prática atual de dimensionamento de
estruturas ainda está fundamentada em experimentos realizados com concretos
convencionais, é preferível manter os concretos com resistências acima de 40
MPa em uma classe diferenciada, de maneira a alertar o projetista da necessidade
de ajustes nas equações existentes.
Seguindo a mesma linha de raciocínio, a NBR 8953 (1992) classifica os
concretos em dois grupos de resistência, segundo a resistência característica à
compressão (fck): no grupo I, estão os concretos entre 10 e 50 MPa, e no grupo II, os
1
SHAH, S. P. Concrete International, v. 3, n. 5, p. 94-98, 1981.
PPGCC/UFPR 2002
11
concretos de 55 a 80 MPa. De acordo com a norma, os concretos pertencentes ao grupo
II (fck > 50 MPa) são concretos com características e resistências além do convencional,
para os quais as atuais normas brasileiras não são apropriadas. Neste sentido, devido as
suas características diferenciadas, parece razoável considerar estes concretos como de
alta resistência.
Uma outra maneira de classificar os concretos, sem envolver diretamente
a resistência à compressão como parâmetro principal, é proposta por alguns
pesquisadores. Para AÏTCIN (2000) um concreto de alto desempenho é
essencialmente um concreto tendo uma relação água/aglomerante baixa,
estabelecida em 0,40. Este seria o parâmetro mais apropriado para estabelecer-se a
fronteira entre concretos usuais e concretos de alto desempenho. Da mesma
maneira, NEVILLE (1997a) afirma que para um concreto ser considerado CAD a
relação água/cimento deve ser sempre menor que 0,35.
Além disto, segundo NEVILLE (1997a), CAD significa uma definição mais
atual para concretos de alta resistência, porque se almeja, por intermédio desta
propriedade, melhores resultados em outras como o módulo de deformação e/ou a
durabilidade.
Entende-se que no caso do concreto de alta resistência, contendo superplastificante
e sílica ativa, o aumento da resistência está associado a uma microestrutura mais densa e com
menos vazios. Desta maneira, as aplicações desse concreto estão ligadas não só à resistência à
compressão do material, mas também a outras propriedades vantajosas como baixa
permeabilidade, alta estabilidade dimensional, alta resistência à abrasão, alta resistência ao
ataque de agentes agressivos, ou seja, maior durabilidade. Por essas razões, vários
pesquisadores denominam esse concreto de concreto de alto desempenho.
Com base nestes argumentos, no presente trabalho, será adotada a expressão
concreto de alto desempenho, ou simplesmente, CAD.
PPGCC/UFPR 2002
12
2.3 APLICAÇÕES
As maiores aplicações do concreto de alto desempenho têm sido na
construção de edifícios altos, especificamente para redução das dimensões dos pilares,
aumentando assim, a área útil da edificação e da velocidade de execução da obra, além
de permitir uma redução na carga permanente da estrutura e nas fundações e aumento
da durabilidade do concreto (DAL MOLIN et al., 1997). A Figura 2.1 mostra a altura e
resistências crescentes de alguns edifícios altos realizados nos Estados Unidos.
Altura
(m)
( ) resistência à compressão do concreto
FIGURA 2.1 – EDIFÍCIOS ALTOS EM CAD NOS ESTADOS UNIDOS (AÏTCIN, 2000)
No Brasil, o uso do CAD é ainda restrito, todavia, exemplos de obras
realizadas no país têm sido publicados e relatados no meio técnicos, mostrando o
interesse no desenvolvimento e aplicação deste material (ALMEIDA, 1995 e
ALMEIDA, 1996a; SILVA, 1996; SILVA FILHO, 1996, e outros).
PPGCC/UFPR 2002
13
No presente momento, 2002, cabe destacar três importantes obras que estão
sendo realizadas com uso de CAD no país. Estas obras representam marcos históricos
para a engenharia regional e nacional.
Em Curitiba, está em andamento a construção do edifício “Evolution
Towers”, localizado no centro da cidade, com utilização, em diversos pilares e no terço
superior dos blocos de fundação, de aproximadamente 1060 m³ de concreto com
resistência característica de 60 MPa. Este é o primeiro edifício executado com fck > 50
MPa que se têm notícia no Estado do Paraná.
Em São Paulo, o edifício comercial “E-Tower” com 149 metros de altura,
localizado na zona sul, está sendo executado em sua maior parte com concreto de fck 80
MPa. Em alguns pilares, a resistência do concreto atingiu valores com média de 125 MPa
e máximo de 149,9 MPa, recorde mundial de resistência de concreto em obra
(IBRACON, 2002), determinando um marco histórico para a engenharia de concreto
brasileira, conforme as palavras do engenheiro Paulo Helene: “Na verdade, estamos
batendo um recorde e empurrando a fronteira do conhecimento” (TÉCHNE, 2002).
Ainda em São Paulo, a rodovia dos Imigrantes, obra de grande porte onde a
utilização de CAD possibilitou a redução na quantidade de pilares e blocos de
fundação, permitindo o aumento do vão entre pilares de 45 m para 90 m, reduzindo o
impacto ambiental de sua construção em uma região de preservação do meio ambiente.
MEHTA e MONTEIRO (1994) comentam que concretos de alto
desempenho contendo superplastificante e baixa relação água/cimento, teor adequado
de cimento e uma pozolana de boa qualidade têm um grande potencial de uso, em
situações onde a impermeabilidade e a durabilidade e não apenas as altas resistências
são os fatores de maior consideração.
Neste panorama, o CAD tem sido empregado também em estruturas prémoldadas protendidas para pontes, tais como vigas protendidas, onde tem havido
crescente preocupação com a durabilidade do concreto. Nestes casos, o uso de CAD
resulta em: maior resistência à compressão por unidade de custo, peso e volume; maior
PPGCC/UFPR 2002
14
módulo de deformação resultando em deflexões reduzidas; e maior resistência à tração
(CARPENTER2, 1980 apud CARRASQUILLO e CARRASQUILLO, 1988). Outros
benefícios são a rápida reutilização de fôrmas, uma maior produtividade e menor perda
de produtos durante o manuseio e o transporte (MEHTA e MONTEIRO, 1994).
Outro campo de atuação bastante interessante do CAD com sílica ativa são
as plataformas marítimas, como por exemplo, a plataforma Statjord B, construída no
Mar do Norte, onde o concreto foi projetado para resistir a ação corrosiva da água do
mar e para suportar o impacto de ondas de 31 metros de altura. Nestas obras, os fatores
relevantes são a velocidade de construção e a durabilidade do concreto em ambiente
hostil e não apenas a alta resistência mecânica (MEHTA e MONTEIRO, 1994).
Atualmente, o CAD tem sido especificado para aplicações em pisos de alta
resistência em pavimentos industriais, garagens e tabuleiros de pontes, em armazéns de
produtos químicos e em vertedores e estruturas de dissipação de barragens. Nestas
aplicações, o CAD é utilizado com a finalidade de fornecer um concreto com alta resistência
à abrasão, melhor resistência aos ataques químicos, baixa permeabilidade e maior
durabilidade (MALIER, 1991; ACI 363R-92, 2001).
2.4 VIABILIDADE TÉCNICA E ECONÔMICA
No CAD, os altos consumos de cimento, a incorporação de aditivos e adições e a
necessidade de utilização de agregados de excelente qualidade tornam o custo por metro
cúbico deste concreto relativamente mais caro que o do concreto convencional. Entretanto,
quando se busca alta resistência, a utilização do CAD leva a uma redução significativa nas
dimensões dos elementos estruturais diminuindo o volume total de concreto aplicado na
estrutura, que aliada a outras vantagens de ordem técnica e econômica, podem compensar
as diferenças de custos unitários, viabilizando o seu uso na construção civil.
2
CARPENTER, J. E. Applications of high-strength concrete for highway bridges. Public Roads, v.
44, n.2, Sept. 1980, p. 76-83.
PPGCC/UFPR 2002
15
As principais vantagens técnicas do CAD em relação ao concreto
convencional são as seguintes:
- redução significativa nas dimensões de pilares de edifícios altos, aumentando
a área útil dos diversos pavimentos e, principalmente, nos andares mais
sobrecarregados e nos destinados para vagas de estacionamento;
- redução do peso próprio da estrutura e, conseqüentemente, na carga das
fundações;
- possível redução nas taxas de armadura dos pilares;
- maior rapidez na desforma, aumentando a velocidade de execução da obra;
- menor segregação propiciando melhor acabamento especialmente em
peças pré-moldadas;
- aumento da durabilidade das estruturas, devido a sua baixa porosidade e
permeabilidade e maior resistência aos agentes agressivos do ambiente.
- possível redução de custos devida, principalmente, à diminuição das
dimensões dos elementos estruturais, tais como pilares e fundações,
acarretando redução no consumo total de concreto, aço e fôrma
empregados, e pelo aumento da velocidade de execução, diminuindo os
juros durante a construção.
Além da viabilidade técnica, vários trabalhos têm mostrado a vantajosa relação
custo/benefício do emprego de CAD em estruturas comumente executadas com concreto
convencional (CCV). Algumas conclusões destes trabalhos são apresentadas a seguir.
Em um estudo de viabilidade econômica, referente à execução da estrutura
de um edifício de 15 andares, utilizando concretos de fck 21 MPa e 60 MPa, DAL
MOLIN et al. (1997) relatam que a estrutura utilizando concretos de 60 MPa
apresentou uma economia de 12% em relação à mesma estrutura executada com
concreto convencional, sem considerar as vantagens relativas ao menor peso nas
fundações, a maior área útil, a maior durabilidade e velocidade de execução.
PPGCC/UFPR 2002
16
Em um estudo de caso real, referente à construção de dois edifícios de
características similares, porém um executado integralmente com fck 20 MPa e o outro
com fck variável de 25-30-40-50 MPa, foi constatada uma redução de custo real de
17,38% com a utilização de concretos de alto desempenho (CAMPOS, 1999).
Em outro estudo, referente à concepção estrutural de um edifico de 16
andares, a opção de utilizar um concreto com fck 50 MPa no lugar de 20 MPa permitiu
uma redução no pavimento tipo de 55 vigas e 28 pilares para 23 vigas e 20 pilares,
com conseqüente redução de 18% no custo da estrutura (MENDONÇA, 1998).
Como pode ser notado, o CAD é um material que se apresenta viável técnica
e economicamente, desde que seja utilizado de maneira racional, sempre partindo de
uma análise de custos prévia. O aumento no custo unitário do CAD deve ser avaliado e
comparado com a economia resultante da redução dos consumos globais de concreto,
formas e armaduras (MORENO, 1998).
2.5 MATERIAIS CONSTITUINTES
Os critérios utilizados na seleção dos materiais para produção dos concretos
convencionais não são suficientes para serem aplicados na produção de concretos de
alto desempenho, segundo GUTIÉRREZ e CÁNOVAS (1996).
A seleção de materiais para a produção de CAD é mais complicada e deve
ser feita cuidadosamente, uma vez que os cimentos e agregados disponíveis
apresentam grandes variações nas suas composições e propriedades, conforme
afirmam MEHTA e AÏTCIN (1990b). Outro agravante é a diversidade de aditivos
químicos e adições minerais existentes que podem ser utilizados simultaneamente,
dificultando ainda mais a escolha dos materiais mais adequados.
Para AÏTCIN (2000), a seleção dos materiais e a otimização dos constituintes
de um concreto de alta resistência, trata-se mais de uma arte do que uma ciência. E a
melhor forma de garantir a seleção da maioria dos materiais adequados para o CAD, é
através da realização de estudos preliminares em laboratório.
PPGCC/UFPR 2002
17
2.5.1 Cimento
A escolha do cimento mais adequado para produção de CAD é
extremamente importante, uma vez que este material influencia tanto a resistência da
pasta quanto à aderência pasta-agregado.
A princípio, qualquer tipo de cimento pode ser utilizado para a obtenção de
CAD (MEHTA e AÏTCIN, 1990; ALMEIDA, 1996b). Entretanto, o ACI 363R-92 (2001)
coloca que o melhor cimento é aquele que apresenta menor variabilidade em termos de
resistência à compressão. Já GUTIÉRREZ e CÁNOVAS (1996) afirmam que a utilização
de cimentos de alta resistência é necessária para produção de CAD.
Nos casos em que alta resistência inicial seja o objetivo, deve-se dar
preferência ao uso de cimento Portland de alta resistência inicial (ACI 363R-92, 2001;
AGNESINI e SILVA, 1996).
Contudo, para a seleção final do cimento mais adequado, além de suas
propriedades mecânicas, outras três características devem ser levadas em consideração:
sua finura, sua composição química e sua compatibilidade com os aditivos.
Em termos de finura, quanto maior for a superfície específica, em contato
com a água, mais rapidamente ocorrerá a hidratação do cimento, aumentando-se sua
resistência à compressão, principalmente nas primeiras idades. Por outro lado, quanto
mais fino o cimento, maior a dosagem de superplastificante necessária para alcançar
uma mesma trabalhabilidade, uma vez que a eficiência do aditivo é influenciada
diretamente pela finura do cimento (AÏTCIN et al, 1994; AÏTCIN, 2000).
Em relação à composição química, MEHTA e AÏTCIN (1990) recomendam,
preferencialmente, o cimento Portland comum e aqueles com maior teor de C3S e C2S,
compostos que contribuem para a resistência do concreto. Outros pesquisadores
apontam a importância do tipo de cimento na demanda de água, no tempo de pega e na
trabalhabilidade da mistura, considerando como principais fatores o teor de C3A e a
distribuição granulométrica do cimento (AÏTCIN e NEVILLE, 1993; AÏTCIN, 1995;
GJORV, 1994; GUTIÉRREZ e CÁNOVAS, 1996).
PPGCC/UFPR 2002
18
Por esta razão, nos concretos de alto desempenho, o problema de
compatibilidade cimento-aditivo é muito mais crítico do que no concreto
convencional. AÏTCIN et al (1994) e MEHTA (1996) relatam que alguns cimentos
podem ser até rejeitados, em virtude de incompatibilidade cimento-aditivo, não
porque seja impossível atingir a resistência desejada, mas porque é impossível
manter a trabalhabilidade por um período suficiente para o lançamento adequado do
concreto. A causa principal é a elevada quantidade de C3A, C3S e álcalis que levam a
uma redução da fluidez e rápida perda de trabalhabilidade.
Por fim, o consumo de cimento por metro cúbico de concreto é um fator
determinante, tanto do ponto de vista técnico quanto econômico, quando se trata de
viabilizar o emprego do CAD em estruturas onde comumente se aplica o concreto
convencional. As dosagens de cimento usualmente empregadas na fabricação de CAD
variam entre 400 e 550 kg/m³ (NEVILLE, 1997a; MEHTA e AÏTCIN, 1990b),
enquanto no concreto convencional estão na faixa de 300 kg/m³. O ACI 363R-92
(2001) ressalta que o excesso de cimento pode não aumentar a resistência do concreto
e, conforme menciona NEVILLE (1997), teores acima de 530 kg/m³ podem levar a
uma queda de resistência mecânica, em virtude da perda de aderência entre a pasta e o
agregado, resultante da fissuração por tensões de retração.
A solução para este problema pode ser conseguida com a substituição parcial
do cimento por materiais cimentícios suplementares, como a sílica ativa e pelo
aumento da eficiência do cimento no concreto, obtida com o auxílio dos aditivos
superplastificantes (ACI 363R-92, 2001).
2.5.2 Agregados
No Brasil, ainda não existe norma especifica para qualificação dos agregados
para emprego em CAD, portanto, devem ser atendidas as exigências mínimas prescritas
nas normais atuais para concretos convencionais (NBR 7211, 1983; NBR 12654, 1992).
Além destas exigências, outros aspectos devem ser considerados, conforme segue.
PPGCC/UFPR 2002
19
2.5.2.1 Agregados graúdos
A seleção do agregado graúdo adequado é condição fundamental para a produção
de concretos de alto desempenho. Por esta razão, além de atender as exigências mínimas
prescritas nas normas para concreto convencional, é importante que algumas características
do agregado graúdo sejam analisadas com maior atenção, pois podem afetar sensivelmente
as propriedades do concreto tanto no estado fresco como no estado endurecido.
As principais características a serem analisadas são: mineralogia, composição
granulométrica, dimensão máxima, forma e textura superficial, resistência mecânica,
módulo de elasticidade e reatividade química. A influência destas características do
agregado graúdo no CAD será discutida, com mais detalhe, no Capítulo 3.
De modo geral, ALMEIDA (1996b) e o ACI 363R-92 (2001) recomendam
que os agregados apresentem as seguintes características:
- boa resistência à compressão;
- módulo de elasticidade maior ou igual ao da pasta de cimento;
- 100% britado e com mínimo de partículas alongadas e achatadas;
- granulometria que minimize o consumo de água e/ou a concentração de tensões;
- forma e textura superficial que favoreçam a aderência com a pasta;
- propriedades químicas adequadas para evitar deterioração devido à
composição do cimento ou ataque de agentes externos;
- devem ser limpos e isentos de substâncias deletérias.
Para uma avaliação mais apurada da potencialidade de um agregado graúdo
para uso em CAD, MEHTA e AÏTCIN (1990) propõem um critério de seleção baseado
na análise das curvas de histerese durante o ensaio de módulo de elasticidade do
concreto (Figura 2.2). De acordo com os autores, os corpos-de-prova que apresentam
curvas de histerese estreitas, tendendo a fechar-se completamente (sem deformação
plástica dentro do regime elástico), indicam agregados de grande resistência e zona de
transição agregado-pasta mais forte. No caso onde as curvas de histerese apresentam-
PPGCC/UFPR 2002
20
se largas e não se fecham completamente (apresentando deformação plástica
irreversível no descarregamento) são indicações de fraqueza inerente nas partículas do
agregado e/ou uma zona de transição fraca.
FIGURA 2.2
– CURVAS DE HISTERESE PARA CONCRETOS PRODUZIDOS COM DIFERENTES
AGREGADOS (MEHTA E AÏTCIN, 1990).
Alguns autores utilizaram a lavagem dos agregados graúdos, como forma de
minimizar a quantidade de pó e substâncias deletérias presentes na superfície dos
agregados e fortalecer a aderência na ligação agregado-pasta. A adoção deste
procedimento, segundo os mesmos, conduz a ganhos de até 8% na resistência à
compressão do CAD (ALMEIDA, 1994; FONSECA SILVA et al., 1998).
Por último, AÏTCIN (2000) recomenda que a seleção do agregado graúdo
seja feita após um exame cuidadoso da mineralogia e da petrografia, para assegurar
que as partículas são resistentes o suficiente para evitar ruptura precoce no CAD.
2.5.2.2 Agregados miúdos
A escolha do agregado miúdo é determinada tanto pelo seu efeito na
demanda de água como pelo seu empacotamento físico. Deste modo, quanto à forma,
PPGCC/UFPR 2002
21
são preferíveis as partículas arredondadas e lisas, pois exigem menos água de
amassamento (ACI 363R-92, 2001).
Em relação à procedência dos agregados miúdos, tanto as areias naturais de
rios, quanto as artificiais, obtidas por britamento de rocha, podem ser utilizadas.
Contudo, GUTIÉRREZ e CÁNOVAS (1996) recomendam o uso de areia natural de
rio para evitar uma demanda excessiva de água.
No CAD com adição de sílica ativa, devido ao teor elevado de finos, é
aconselhável a redução do consumo de areia e/ou a utilização de areia com módulo de
finura maior (ALMEIDA, 1990; DAL MOLIN, 1995). A areia adequada para utilização
em CAD deve apresentar um módulo de finura entre 2,7 e 3,2 (MEHTA e AÏTCIN, 1990;
ALMEIDA, 1994; GJORV, 1994; AÏTCIN, 2000; ACI 363R-92, 2001; e outros).
O uso de uma areia mais grossa, conseqüentemente de menor superfície
específica, necessita de menos água de amassamento, proporcionando a obtenção de
uma dada trabalhabilidade com uma relação água/aglomerante menor, o que é
vantajoso em termos de resistência e economia (NEVILLE, 1997a; AÏTCIN, 2000).
Com relação à resistência à compressão do agregado miúdo, AÏTCIN (2000)
adverte que a areia natural deve conter uma quantidade mínima de partículas maiores
que 4,8 mm porque, em alguns casos, estas partículas não são muito fortes e podem se
tornar o elo mais fraco no concreto.
Por fim, recomenda-se que o agregado miúdo seja proveniente de rio, com
quantidade mínima de finos, limpo, e livre de impurezas orgânicas, argila e silte.
2.5.3 Sílica Ativa
A sílica ativa é hoje reconhecida como “uma adição pozolânica bem
estabelecida que pode contribuir de forma ímpar nas propriedades dos produtos de
cimento Portland” (KHAYAT e AÏTCIN, 1993).
O seu desempenho com relação às demais adições minerais se deve principalmente
pelas suas características físico-químicas, que lhe conferem uma alta reatividade com os
PPGCC/UFPR 2002
22
produtos de hidratação do cimento Portland e proporcionam um melhor empacotamento das
partículas de cimento. Por estas razões, entre as adições minerais, a sílica ativa é ainda a mais
empregada atualmente para a produção de CAD. Outras adições, como o metacaulim e a
cinza de casca de arroz têm sido utilizadas com sucesso para a obtenção de CAD.
A sílica ativa é um subproduto do processo de fabricação do silício metálico
ou das ligas de ferro-silício. A produção dessas ligas se dá em fornos elétricos de
fusão, tipo arco-voltaico, onde ocorre a redução do quartzo a silício pelo carbono a
temperaturas da ordem de 2000°C. A sílica ativa bruta é coletada ao passar através de
filtros especiais denominados filtros de manga. As matérias-primas utilizadas no
processo são o quartzo de alta pureza, o carvão ou o coque (fonte de carbono), cavacos
de madeira e, eventualmente, o minério de ferro no caso da produção de ferro-silício.
(MALHOTRA e CARETTE, 1983; MEHTA e MONTEIRO, 1994; ACI 234R-96,
2001). Na Figura 2.3, a seguir, a representação esquemática da captação de sílica ativa.
FIGURA 2.3 – PROCESSO DE PRODUÇÃO DE SILÍCIO E DE CAPTAÇÃO DE SILICA ATIVA (DAL MOLIN, 1995).
2.5.3.1 Características físicas e químicas da sílica ativa
As características da sílica ativa, como cor, distribuição granulométrica e
composição química, dependem do tipo de liga produzida, tipo de forno, composição
química e dosagem das matérias primas.
PPGCC/UFPR 2002
23
A sílica ativa é um pó fino cuja cor varia de cinza claro a cinza escuro. Como
o SiO2 é incolor, a cor da sílica ativa é determinada pelo teor de carbono e de óxido de
ferro presentes. Do ponto de vista físico, as partículas de sílica ativa são esféricas
(Figura 2.4), extremamente pequenas, com diâmetro médio entre 0,1µm e 0,2µm,
sendo 50 a 100 vezes menores que as do cimento (ACI 234R-96, 2001).
FIGURA 2.4 – MICROGRAFIA ELETRÔNICA DE TRANSMISSÃO DA SÍLICA ATIVA (MEHTA E MONTEIRO, 1994).
Sua área específica, medida pela técnica de adsorção de nitrogênio, varia de
13.000 a 30.000 m²/kg, ficando a média em torno de 20.000 m²/kg, bastante superior à
do cimento Portland - 350 a 600 m²/kg (ACI 363R-92, 2001). A sua massa específica
real é geralmente de 2,2 g/cm³, menor que a do cimento, que é de aproximadamente
3,10 g/cm³ (MALHOTRA, 1993; NEVILLE, 1997a).
A massa unitária na forma natural é da ordem de 250 a 300 kg/m³, e na
forma densificada passa a ser de 500 a 700 kg/m³. A baixa massa unitária associada à
pequena dimensão das partículas de sílica ativa faz com que o material apresente
problemas de manuseio e transporte, encarecendo seu custo final (KHAYAT e
AÏTCIN, 1993; SILVA, 2000)
Do ponto de vista químico, a sílica ativa é composta principalmente de SiO2,
com pequenas quantidades de alumina, ferro, cálcio, álcalis, carbono, entre outros. O
PPGCC/UFPR 2002
24
conteúdo de SiO2 na sílica ativa depende do tipo de liga que está sendo produzido. Quanto
maior o teor de silício da liga, maior o teor de SiO2 da sílica ativa. De maneira geral, este
valor deve estar entre 85 a 98% de SiO2 (MALHOTRA, 1993; AÏTCIN, 2000).
2.5.3.2 Dosagem de sílica ativa
Teoricamente, a dosagem ideal de sílica ativa, necessária para fixar todo o
potencial de cal liberada pela hidratação do C3S e do C2S, estaria entre 25 e 30%.
Porém, estas dosagens não seriam viáveis na prática, devido à quantidade elevada de
superplastificante necessária (AÏTCIN, 2000).
As dosagens de sílica ativa geralmente empregadas no concreto de alto
desempenho se encontram na faixa de 5 a 15% sobre a massa de cimento (ACI 363R92, 2001). Para NEVILLE (1997a), teores abaixo de 5% não resultam em aumento de
resistência, pois esta quantidade de adição é insuficiente para permitir o fortalecimento
da interface agregado-pasta. Dosagens acima de 15% resultam em menores ganhos de
resistência e aumentos consideráveis no custo final do concreto (GUTIERREZ e
CÁNOVAS, 1996). YOGENDRAN et al. (1987) encontraram para concretos na faixa
de 50 a 70 MPa o teor ótimo de 15%. Outros pesquisadores concordam que a
incorporação de sílica ativa em substituição a 10% da massa de cimento além de não
prejudicar a trabalhabilidade de concretos com relação a/c baixas, otimiza o ganho de
resistência (ALMEIDA, 1990; DOMONE e SOUTSOS, 1994; TAYLOR et al., 1996;
DUVAL e KADRI, 1998 e AÏTCIN, 2000).
SILVA3 apud LOPES (1999) comenta que na década de 80, teores de 15%
de sílica ativa eram comumente empregados. No final da década de 90, passou-se a
utilizar 10% e hoje em dia a tendência é usar entre 6 e 8%.
3
SILVA, E. F. Concreto de alto desempenho: estudo de propriedades mecânicas. Brasília,
1997. 166 p. Dissertação (Mestrado em Engenharia Civil) – Universidade de Brasília.
PPGCC/UFPR 2002
25
Cabe ressaltar que existem dois métodos de incorporação de sílica ativa no
concreto. O primeiro e mais utilizado é a substituição de parte da massa de cimento pela
adição mineral. Desta maneira, é possível reduzir o consumo inicial de cimento, acarretando
tanto benefícios de ordem técnica quanto econômica. O segundo método consiste na adição
de um teor de sílica ativa à massa de cimento já especificada. Essa forma de uso resulta em
aumentos significativos na resistência a compressão entre 3 e 28 dias quando comparado
com os concretos sem adição (MALHOTRA e CARETTE, 1983; MEHTA4 apud
BARATA, 1998).
2.5.3.3 Efeito da sílica ativa na microestrutura do concreto
Os benefícios da sílica ativa na microestrutura e nas propriedades do
concreto devem-se principalmente a dois mecanismos de ação: o efeito químico ou
efeito pozolânico e os efeitos físicos - efeito microfiler e de refinamento dos poros e
dos produtos de hidratação do cimento (MALIER, 1991).
O efeito pozolânico consiste na capacidade da sílica ativa de se combinar
rapidamente com o hidróxido de cálcio – Ca(OH)2 – produzido na hidratação do
cimento, formando silicato de cálcio hidratado – C-S-H – adicional, produto este que é
o principal responsável pela resistência mecânica da pasta de cimento (DAL MOLIN,
1995). O que torna a sílica ativa um material pozolânico muito reativo são o seu teor
muito alto de SiO2, o seu estado amorfo e a sua extrema finura (AÏTCIN, 2000).
O efeito microfiler consiste em um maior empacotamento dos sólidos
constituintes resultante do preenchimento dos vazios entre as partículas de cimento
pelas minúsculas partículas esféricas de sílica ativa (Figura 2.5), cujo diâmetro
médio é 100 vezes menor que o das partículas de cimento. Em uma mistura com
15% de sílica ativa em substituição à massa de cimento existem, aproximadamente,
4
MEHTA, P. K. Condensed silica fume. IN: SWAMY, R. N. (ed.). Cement replacement
materials. (Concrete technology and design, v. 3). London, Surrey University Press, p 134-170, 1986.
PPGCC/UFPR 2002
26
2.000.000 de partículas de sílica ativa para cada grão de cimento Portland na
mistura (ACI 234R-96, 2001).
FIGURA 2.5 – EFEITO MICROFILER DA SÍLICA ATIVA NO CONCRETO (BACHE apud AÏTCIN, 2000)
As partículas de sílica ativa atuam também como “pontos de nucleação”
para crescimento dos produtos de hidratação, causando o refinamento da estrutura
dos poros e dos produtos de hidratação, além de reduzir o espaço disponível para
a água, conforme mostra a Figura 2.6. Assim, o crescimento dos cristais ocorrerá
tanto na superfície dos grãos de cimento como nos poros ocupados pela sílica
ativa e pela água, acelerando as reações de hidratação e influenciando o tamanho
dos produtos de hidratação formados. Com a presença da sílica ativa, os espaços
disponíveis para o crescimento dos produtos são limitados, ocasionando assim a
formação de um grande número de pequenos cristais em vez de poucos cristais
grandes (DAL MOLIN, 1995).
PPGCC/UFPR 2002
27
FIGURA 2.6 – EFEITO FÍSICO DA SÍLICA ATIVA NO CRESCIMENTO DOS CRISTAIS DE HIDRATAÇÃO, DE
ACORDO COM (MALE apud DAL MOLIN, 1995)
Isto dificulta a orientação preferencial dos cristais de hidróxido de cálcio na
interface agregado-pasta, afetando desta maneira o arranjo físico do sistema,
promovendo a homogeneidade da microestrutura do concreto e contribuindo para
aumentar a coesão e a compacidade tanto da pasta matriz quanto da zona de transição.
Além disto, devido ao tamanho extremamente reduzido de suas partículas, a
sílica ativa reduz significativamente a exsudação interna da mistura, ao interferir na
movimentação das partículas de água, reduzindo ou eliminando o acúmulo de água
livre que fica retido sob os agregados além de preencher os vazios deixados pelas
partículas de cimento próximas à superfície do agregado, contribuindo desta maneira
para a diminuição da porosidade e da espessura da zona de transição (Figura 2.7).
PPGCC/UFPR 2002
28
FIGURA 2.7 – ESTRUTURA DE C-S-H DENSO NUM CONCRETO COM SÍLICA ATIVA EM TORNO DO
AGREGADO. NOTA-SE A AUSÊNCIA DE ZONA DE TRANSIÇÃO ENTRE A PASTA E O
AGREGADO (AÏTCIN, 2000).
FIGURA 2.8 – ATUAÇÃO DA SÍLICA ATIVA NA INTERFACE AGREGADO-PASTA DOS CONCRETOS
(ALMEIDA, 1996b).
(a) concreto fresco sem sílica, com grande espaço preenchido pela água em torno do
agregado, devido à exsudação e ao empacotamento deficiente dos grãos de cimento (pc)
na interface; (b) zona de transição do mesmo sistema, em estágio de maior maturidade,
mostrando o preenchimento com hidróxido de cálcio (CH) e silicato de cálcio hidratado
(CSH), mas ainda com espaços vazios, alguns dos quais preenchidos com materiais
aciculares, provavelmente etringita (ett); (c) concreto fresco com sílica ativa (sf), cujas
partículas preenchem o espaço em torno dos agregados, anteriormente ocupado, na fase
(a), pela água; (d) zona de transição menos porosa, obtida com o sistema (c) em estágio
de maior maturidade.
PPGCC/UFPR 2002
29
Porém, de acordo com os estudos de PAULON (1996), essa diminuição
rápida da espessura da zona de transição, resultante da eficiente ação pozolânica e
física da sílica ativa, ocorre somente após os 3 primeiros dias (Tabela 2.1).
TABELA 2.1 – ESPESSURA DA ZONA DE TRANSIÇÃO (MICROMETRO)*
IDADE
PASTA PURA
20% SILICA ATIVA
20% CINZA VOLANTE
(DIAS)
Quartzo
Calcário
Quartzo
Calcário
Quartzo
Calcário
3
85
65
100
110
95
98
7
93
80
78
65
69
52
28
108
108
38
41
59
45
FONTE: PAULON. V. A. A interface entre a pasta de cimento e agregado: influência na
durabilidade dos concretos. Revsita Téchne, n. 25, nov/dez, 1996.
A combinação destes efeitos no concreto resultam em uma microestrutura muito
mais densa, com uma ligação mais forte entre o agregado e a pasta de cimento hidratado,
conforme pôde ser visto na Figura 2.7. Com estas melhorias na microestrutura, a sílica
ativa aumenta a resistência à compressão do concreto, especialmente entre 7 e 28 dias
(DETWILLER e MEHTA, 1989; MALHOTRA et al, 2000; AÏTCIN, 2000). Além disto,
com o efeito de redução na porosidade da zona de transição, a sílica ativa reduz também a
permeabilidade do concreto (BAYASI e ZHOU, 1993).
Efeitos semelhantes ocorrem no concreto armado, alterando a morfologia e a
microestrutura da zona de transição pasta-aço, aumentando assim a resistência de aderência
entre a pasta e a armadura, conforme estudos de GJORV, MONTEIRO e MEHTA (1990).
Tudo isto colabora para a elevação das propriedades mecânicas e para o
aumento da durabilidade do concreto como um todo (ALMEIDA, 1996b).
2.5.3.4 Efeito da sílica ativa nas propriedades do concreto fresco e endurecido
A adição de sílica ativa ao concreto tem-se mostrado efetiva no aumento da
resistência do concreto, pois, além de seu efeito químico de reação pozolânica, suas
partículas extremamente finas atuam fisicamente densificando a matriz e a zona de
transição (DAL MOLIN, 1995).
PPGCC/UFPR 2002
30
Enquanto a sílica ativa não é usualmente necessária para resistências à
compressão menores do que 75 MPa, a maioria dos cimentos necessita desta adição para
atingirem os 100 MPa. Ainda, AÏTCIN (2000) comenta que em função dos materiais
disponíveis atualmente, é quase impossível exceder esse limite sem usar a sílica ativa.
Tal afirmativa está de acordo com os resultados de PAULON e IBRAIM
(1995), que estudando a influência de várias adições (sílica ativa, cinzas volantes,
argila calcinada e um filer de resíduo de mineração do ouro) sobre as propriedades
mecânicas de concretos de alta resistência na faixa de 60 a 80 MPa, chegaram à
conclusão que a sílica ativa apresenta o melhor desempenho entre as adições, sendo
imprescindível seu uso para obtenção de valores mais elevados de resistência.
Outros benefícios da adição de sílica ativa nas propriedades do CAD são
relatados pela literatura:
- a resistência ao ataque de sulfatos é melhorada significativamente com a
substituição de 5 a 15% de sílica ativa sobre a massa cimento Portland
(MANGAT e KHATIB, 1995).
- a utilização de 5 a 12% de sílica ativa é eficaz na redução da penetração
de cloretos e água no concreto, garantindo maior durabilidade às
estruturas em concreto armado (SCISLEWSKI e WOJTOWICZ, 1996).
-
por
último,
e
confirmando
todos os argumentos apresentados
anteriormente, em estudos recentes sobre o desempenho em longo prazo
de concretos com sílica ativa, alguns pesquisadores (LACHEMI et al,
1998; MALHOTRA et al, 2000) observaram que a adição de sílica ativa
no concreto resultou em alta resistência à compressão, boa durabilidade
ao
gelo-degelo,
baixa
permeabilidade
aos
cloretos
e
reduzida
profundidade de carbonatação, apresentando desempenho satisfatório
mesmo após 10 anos de exposição a condições ambientais severas.
PPGCC/UFPR 2002
31
Contudo, o uso de sílica ativa tem alguns inconvenientes, e o principal é a
sua finura. A adição de sílica ativa, em substituição de parte do cimento, resulta em um
aumento na demanda de água para manter as mesmas propriedades reológicas de uma
pasta de cimento sem sílica ativa, isto é, produz um concreto com relação a/c mais
elevada (NEVILLE, 1997a; FERRARIS, OBLA e HILL, 2001). Assim, todo o
benefício que se consegue na resistência e durabilidade do concreto pela ação físicoquímica da sílica ativa pode ser contraposto pela maior quantidade de água necessária
para tornar o concreto trabalhável (ALMEIDA, 1996b). Para evitar-se a adição de mais
água na mistura, é imprescindível o uso de aditivos superplastificantes, aditivos
redutores de água de alta eficiência, que dispersam as partículas de cimento e sílica
ativa, diminuindo o atrito interno existente entre elas, permitindo o lançamento do
concreto com abatimentos razoáveis, na obra. (KHAYAT e AÏTCIN, 1993; MEHTA e
MONTEIRO, 1994; NEVILLE, 1997a).
2.5.4 Aditivos Superplastificantes
A obtenção de concretos de alta resistência e de alto desempenho tornou-se
viável com o advento dos aditivos superplastificantes. Estes aditivos são também
conhecidos como superfluidificantes ou aditivos redutores de água de alta eficiência.
Estes materiais proporcionam, nos concretos, a obtenção conjunta de uma
trabalhabilidade adequada com baixas relações água/materiais secos, características
fundamentais para a confecção e o emprego dos concretos de alto desempenho.
Em geral, a finalidade dos aditivos superplastificantes é modificar as
propriedades do concreto no estado fresco e, como conseqüência de sua atuação na
trabalhabilidade, influencia as propriedades do concreto endurecido, promovendo o
aumento da resistência à compressão, o controle de velocidade de endurecimento, o
aumento da trabalhabilidade e da durabilidade (KANTRO, 1980; MEHTA e
MONTEIRO, 1994; NEVILLE, 1997a; ACI 212.3R-91, 2001; ACI 363R-92, 2001).
PPGCC/UFPR 2002
32
Segundo COLLEPARDI et al. (1999), os superplastificantes podem ser
utilizados no concreto para três propósitos específicos e/ou combinação entre eles:
a) aumento da fluidez do concreto fresco sem alteração na sua relação a/c –
ou seja, sem necessidade de adição de mais cimento ou água para
melhorar a trabalhabilidade do concreto.
b) obtenção de resistências mais elevadas, para uma mesma trabalhabilidade
e consumo de cimento - conseguida através da redução no consumo de
água em até 30%, diminuindo significativamente a relação a/c.
c) redução no consumo de cimento, com redução proporcional de água,
mantendo a mesma trabalhabilidade e mesma resistência – gerando
economia de custo, além de evitar o aparecimento de fissuras, retração e
tensões térmicas causadas pelo calor de hidratação do cimento.
Sua atuação consiste em dispersar as partículas de cimento que têm uma forte
tendência a flocular quando misturadas à água de amassamento. Esta tendência, de acordo
com AÏTCIN e NEVILLE (1995), é resultado de vários tipos de interações: forças de Van
der Waals entre partículas, forças eletrostáticas entre partículas com cargas opostas, e
fortes ligações envolvendo moléculas de água ou compostos hidratados. Este processo de
floculação do cimento ocasiona o aprisionamento de parte da água, tornando-a
indisponível para a hidratação do cimento e fluidificação da mistura (AÏTCIN et al, 1994).
Com isso, quando as moléculas longas do superplastificante são adsorvidas
pelas partículas de cimento, conferem uma forte carga negativa, a qual auxilia numa
redução considerável da tensão superficial da água circundante, resultando na
defloculação e dispersão das partículas de cimento, aumentando acentuadamente a
fluidez do sistema, conforme Figura 2.9 (MEHTA e MONTEIRO, 1994).
PPGCC/UFPR 2002
33
FIGURA 2.9 – REPRESENTAÇÃO DIAGRAMÁTICA DA FLOCULAÇÃO DE PARTÍCULAS DE CIMENTO
ANTES DA ADIÇÃO DO SUPERPLASTIFICANTE E A DISPERSÃO DOS FLOCOS APÓS A
ADIÇÃO (MEHTA E MONTEIRO, 1994).
Os superplastificantes disponíveis no mercado são geralmente classificados,
de acordo com sua composição química, em quatro categorias5:
a) Policondensado de formaldeído e melanina sulfonada (SMF), ou
simplesmente melanina sulfonada;
b) Policondensado de formaldeído e naftaleno sulfonado (SNF), ou
simplesmente naftaleno sulfonado;
c) Lignossulfonatos modificados (MLS);
d) Copolímeros – como os poliacrilatos e poliestireno sulfonado.
SILVA (2000), citando BUCHER6, comenta que a melanina sulfonada
apresenta uma ligeira tendência a retardar a pega do cimento e eventualmente,
incorpora pequena quantidade de ar; os naftalenos sulfonados não incorporam ar e nem
alteram significativamente o tempo de pega do cimento; e os lignossulfonatos
geralmente incorporam ar e retardam com diversas intensidades a pega do cimento.
5
Bradley and Howarth, 1986; Rixom and Mailvaganam, 1986 apud AÏTCIN, 2000
6
BUCHER, H. R. E. Desempenho de aditivos redutores de água de alta eficiência em pastas,
argamassas ou concretos. In: CONGRESSO BRASILEIRO DO CONCRETO – IBRACON/REIBRAC, 30º, Rio
de Janeiro, 1988. pp. 609-625.
PPGCC/UFPR 2002
34
Atualmente, os superplastificantes comerciais mais usados são à base de
naftaleno sulfonado e melanina sulfonada (AÏTCIN, 2000), podendo ainda existir
aditivos com variações na composição, com a utilização de certa quantidade de
lignossulfonatos, copolímeros e sais (ISTA e VERHASSELT7 e MITSUI8,
apud
PEREIRA NETO, 1994). Com relação aos superplastificantes à base de polímeros
acrílicos, diversos estudos recentes, citados por COLLEPARDI et al (1999), têm
comprovado seu desempenho superior em relação aos demais tipos, porém o seu maior
custo é ainda uma barreira para a sua utilização.
O desempenho dos aditivos superplastificantes depende de vários fatores,
além de sua natureza e quantidade, tais como: tipo, finura e consumo de cimento, teor
de C3A, C3S, SO3 e álcalis presentes (COLLEPARDI et al, 1999; ACI 212.3R-91,
2001), granulometria dos agregados, relação a/c, consistência, momento de colocação
na mistura, processo de mistura, condições de cura, temperatura, entre outras
(ALMEIDA, 1990; MAILVAGANAM, 1999).
Dentre as características do cimento que mais afetam a compatibilidade
cimento-aditivo, destacam-se a finura e o teor de C3A. Cimentos de maior finura
e com elevadas quantidades de C3A apresentam redução na fluidez e rápida perda
de trabalhabilidade (AÏTCIN et al, 1994; DAL MOLIN, 1995; GUTIÉRREZ e
CÁNOVAS, 1996; ACI 212.3R-91, 2001).
O momento de colocação e a maneira como o aditivo é adicionado à mistura
é fundamental para sua eficiência, e também para a melhoria da consistência. O
superplastificante age mais efetivamente se for adicionado alguns minutos após a
7
ISTA, A.; VERHASSELT, A. Chemical characterization of plasticizers and superplasticizers.
IN: SUPERPLASTICIZERS AND OTHER CHEMICAL ADMIXTURES IN CONCRETE. Detroit, ACI SP119, p. 99-116, 1989.
8
MITSUI, K. et al. Properties of high-strength concrete with silica fume using high-range
water reducer of slump retainig type. IN: SUPERPLASTICIZERS AND OTHER CHEMICAL
ADMIXTURES IN CONCRETE. Detroit, ACI SP-119, p. 79-98, 1989.
PPGCC/UFPR 2002
35
colocação da água de amassamento (CHIOCCHIO e PAOLINI9 apud HSU et al,
1999). A adição de superplastificante (parcialmente ou totalmente) na água de
amassamento reduz sua eficiência, possivelmente devido à absorção pelos agregados
durante a mistura (GUTIÉRREZ e CÁNOVAS, 1996). O retardo da adição do
superplastificante em 1 minuto após contato do cimento com a água de amassamento
leva a uma mistura com abatimento cerca de 100 porcento superior ao da mistura cuja
colocação foi imediata (COLLEPARDI et al, 1999), conforme mostra a Tabela 2.2. De
acordo com UCHIKAWA et al. (1995), a melhora na fluidez da pasta, ocasionada pelo
retardo da adição do superplastificante, é causada pela redução significativa da
quantidade de aditivo adsorvido pelo C3A.
TABELA 2.2 – EFEITO DO MODO DE ADIÇÃO DOS SUPERPLASTIFICANTES SMF, SNF E
CAE* NO SLUMP DE MISTURAS DE CONCRETO DE CIMENTO PORTLAND
ADITIVOS
DOSAGEM
CONCRETOS
TIPO DE
ADITIVO
(% TEOR DE SÓLIDOS)
MODO DE
ADIÇÃO
RELAÇÃO A/C
SLUMP (MM)
SMF
0,50
IMEDIATA
0,41
100
SMF
0,50
RETARDADA
0,41
215
SNF
0,48
IMEDIATA
0,40
100
SNF
0,48
RETARDADA
0,40
230
CAE
0,30
IMEDIATA
0,39
230
CAE
0,30
RETARDADA
0,39
235
FONTE: COLLEPARDI et al. (1999).
NOTAS: *CAE – Copolímero de éster acrílico; IMEDIATA – colocação do aditivo com a água de
amassamento; RETARDADA – colocação do aditivo 1 minuto após mistura.
9
CHIOCCHIO, G.; PAOLINI, A. E. Optimum time for addition superpasticizers to portland cement
pastes. Cement and Concrete Research, v. 15, n. 5, p. 901-908, 1985.
PPGCC/UFPR 2002
36
A variação da temperatura de mistura influencia tanto a consistência inicial
quanto a taxa de perda de abatimento. À medida que a temperatura do concreto
diminui, são necessárias maiores dosagens de superplastificante para manter a mesma
consistência inicial. Para temperaturas abaixo dos 22°C, este aumento de dosagem
pode atingir 30%. Por outro lado, em temperaturas acima de 32ºC, ocorrem perdas
drásticas de abatimento, da ordem de 45% do abatimento inicial (WHITING10 e
MAILVAGANAM11 apud DAL MOLIN, 1995).
AÏTCIN et al. (1994) relatam que nem todos os superplastificantes
comerciais possuem a mesma eficiência na dispersão das partículas de cimento dentro
da mistura, na redução da quantidade de água de amassamento e na trabalhabilidade de
um traço com relação água/aglomerante (a/aglom) muito baixa.
AÏTCIN (2000) comenta que existem ainda alguns tipos de cimentos
Portland que se comportam de maneira diferenciada com os superplastificantes e, de
outro lado, superplastificantes de baixa qualidade que não são compatíveis com
qualquer tipo de cimento. Daí a necessidade de se realizar ensaios de compatibilidade
cimento-aditivo para avaliar o desempenho destes materiais.
Deve-se lembrar, ainda, que os aditivos superplastificantes comerciais
apresentam diferentes teores de sólidos em suas composições, significando que a
comparação de desempenho desses aditivos deve ser feita na quantidade de sólidos e
não na massa total da solução (NEVILLE, 1997).
Outro fator que não deve ser esquecido é a influência que a utilização de
superplastificantes, geralmente empregados em altas dosagens - 5 a 20 l/m³ (AÏTCIN,
2000), podem ter no custo e nas propriedades mecânicas dos concretos de alto
desempenho. Nestes concretos a dosagem ótima de superplastificante é, em geral,
10
WHITING, D. Effect of mixing temperature on slump loss and setting time of concrete containing
high-range water reducers. Cement, Concrete and Aggregates, v. 2, n. 1, p. 31-38, 1980.
11
MAILVAGANAM, N. P. Factors influencing slump loss in flowing concrete. IN:
INTERNATIONAL SYMPOSIUM ON SUPERPLASTICIZERS IN CONCRETE, 1st., 1978, Ottawa, Canada.
Papers… Detroit: ACI-SP 62, p. 389-403, 1979.
PPGCC/UFPR 2002
37
maior do que a recomendada pelos fabricantes, devendo portanto ser definida através
de misturas experimentais. Esta dosagem ótima, segundo GAGNÉ et al (1996),
produzirá um concreto com boa trabalhabilidade mantida durante o tempo necessário,
sem maiores efeitos no tempo de pega e nas propriedades mecânicas iniciais.
Normalmente, a dosagem de superplastificante utilizada em CAD varia entre
0,5 a 2,5 % do teor de sólidos do aditivo em relação à massa de cimento, sendo que a
parte sólida do aditivo é geralmente em torno de 40% da solução (MEHTA e AÏTCIN,
1990b; AÏTCIN, 2000). Isto corresponde à faixa usualmente empregada de 1 a 4 % de
solução de aditivo (sólidos mais água) em relação à massa de cimento (MALHOTRA,
1998). Como o aditivo se apresenta usualmente na forma de solução, a água presente
na solução deve ser considerada e descontada da água de amassamento.
Em resumo, a seleção do superplastificante é determinada, principalmente,
em função de sua compatibilidade com o cimento, desempenho, dosagem e custo. Em
alguns casos, por razões técnicas e/ou econômicas, podem ser usados em conjunto com
plastificantes, com retardadores de pega ou ainda com aceleradores de pega.
2.5.4.1 Compatibilidade cimento-aditivo
Com a utilização de uma relação água/aglomerante cada vez mais baixa
percebe-se, em determinadas situações, um comportamento reológico inesperado de
algumas combinações entre cimento e aditivo superplastificante, levando a uma rápida
perda de abatimento do concreto. Deste modo, é fundamental estabelecer uma
combinação adequada de cimento-aditivo, que proporcione um período maior de
retenção da fluidez (NEVILLE, 1997a). Alguns autores sugerem ensaios preliminares
em pasta para a avaliação da compatibilidade cimento-aditivo (GUTIÉRREZ e
CÁNOVAS, 1996; AÏTCIN et al, 1994).
A avaliação da compatibilidade cimento-aditivo e a determinação da
dosagem ótima podem ser realizadas pelo ensaio de miniabatimento desenvolvido por
KANTRO (1980) ou pelo método do funil de Marsh (NBR-7682/83). O uso
PPGCC/UFPR 2002
38
combinado destes métodos simplificados permite avaliar diferentes aspectos
reológicos da pasta de cimento, contribuindo para uma melhor seleção do aditivo
superplastificante (AÏTCIN, 2000).
Estes métodos têm sido adotados em diversos trabalhos científicos nacionais,
apresentando resultados satisfatórios para a escolha do aditivo superplastificante de
melhor desempenho (DAL MOLIN, 1995, VIEIRA e REGATTIERI, 1997;
SPONHOLZ, PRUDÊNCIO JUNIOR e STEIL, 1998; CASSA et al., 1999; BIZ,
PAULON e PINTO JÚNIOR, 2000; GAVA et al., 2001; e outros).
O ensaio de miniabatimento consiste em fazer um ensaio de abatimento com
uma pequena quantidade de pasta, usando um cone de abatimento de dimensões
reduzidas e uma placa de vidro (Figura 2.10) e obter a área de espalhamento da pasta.
Este ensaio permite avaliar o desempenho do aditivo no que se refere ao seu poder
fluidificante e alterações de fluidez de pastas de cimento com o tempo, servindo como
instrumento de pré-qualificação dos aditivos. Além disto, requer pequenas quantidades
de material e equipamento simplificado. DAL MOLIN (1995), citando estudos
realizados por RAABE12, comenta a eficiência deste ensaio na identificação do aditivo
de maior ação fluidificante, alertando, contudo, que o mesmo não é valido como
indicador do teor de dosagem ideal do aditivo.
FIGURA 2.10 – ENSAIO DE MINIABATIMENTO DE KANTRO
12
RAABE, A.L. Aditivos superplastificantes em concretos de cimento Portland pozolânico. Porto
Alegre, 1991. Dissertação (Mestrado em Engenharia Civil) – Escola de Engenharia, UFRGS.
PPGCC/UFPR 2002
39
O método do funil de Marsh consiste em preparar uma pasta e medir quanto
tempo demora para que uma certa quantidade de pasta escoe através de um funil com
um dado diâmetro (Figura 2.11). Este ensaio, além de avaliar a compatibilidade
cimento-aditivo, possibilita determinar a dosagem ótima de superplastificante com
base no “ponto de saturação” de uma pasta de cimento com aditivo. Esse ponto
representa a quantidade de superplastificante a partir da qual não se observa melhoria
significativa na trabalhabilidade da pasta. Segundo AÏTCIN (2000), essa dosagem
geralmente corresponde a um limite superior da dosagem de aditivo a ser usada no
concreto. Dessa forma, em uma primeira tentativa o autor recomenda utilizar apenas
80% da dosagem obtida no ponto de saturação, adicionado-se o resto se necessário.
FIGURA 2.11 – ENSAIO DE FLUIDEZ – CONE DE MARSH
Cabe lembrar que a utilização de mais superplastificante do que a dosagem
correspondente ao ponto de saturação não traz benefícios; ao contrário, quantidades
excessivas de superplastificante podem causar segregação no concreto (AÏTCIN et al.,
1994), retardamento de pega, além de baixas resistências mecânicas na idade de 24
horas (GAGNÉ et al., 1996).
Por fim, um estudo mais aprofundado da compatibilidade cimento-aditivo
pode ser realizado, de acordo com VIEIRA e REGATTIERI, 1997, com base no
ensaio do funil de Marsh, seguido de ensaios adicionais para a determinação da
resistência à compressão axial e do calor de hidratação de argamassas experimentais.
PPGCC/UFPR 2002
40
Esta metodologia, segundo os autores, mostra-se mais eficiente na definição da melhor
combinação cimento-aditivo e do teor ótimo de superplastificante a ser utilizado.
2.5.5 Água de Amassamento
Os requisitos para a água de amassamento utilizada na produção de
concretos de alta resistência são os mesmos adotados para a água utilizada nos
concretos convencionais (ACI 363R-92, 2001).
Em geral, as normas internacionais consideram a água potável, proveniente
da rede normal de abastecimento público, adequada ao emprego no amassamento de
concretos. Exceto em alguns casos onde a água, embora potável, apresente
pequenas quantidades de açúcares ou sais, tornando-se inadequada para uso no
concreto (MC COY13 apud ALMEIDA, 1990).
Em casos de utilização de água de qualidade duvidosa, devem ser realizados
testes comparativos de resistência entre os concretos produzidos com a água de baixa
qualidade e com água destilada, conforme as recomendações do ACI 363R-92 (2001).
2.6 PRODUÇÃO E CONTROLE DE QUALIDADE DE CAD
A tecnologia de produção de CAD não difere muito dos processos
empregados para concretos convencionais, não exige o emprego de materiais
incomuns, nem de processos especiais e está ao alcance de qualquer produtor de
concreto pré-misturado (ALMEIDA, 1990; DAL MOLIN e WOLF, 1991; AÏTCIN e
NEVILLE, 1995; AGNESINI e SILVA, 1996). A justificativa para a não-utilização do
CAD estaria ligada à falta de conhecimento, por parte do meio técnico, da tecnologia
de concretos convencionais, subsídio básico para a obtenção de CAD.
13
MC COY, W. J. Water for mixing and curing of concrete. ASTM Special Technical Publication
n. 169, Significance of tests and properties of concrete and concrete aggregates, ASTM, p. 355-360, 1962.
PPGCC/UFPR 2002
41
Este tipo de concreto exige um maior controle de qualidade na seleção dos
materiais constituintes, um controle mais rigoroso do processo de produção, e
principalmente um conhecimento específico das propriedades dos seus componentes e
da interação entre eles (TORALLES CARBONARI et al., 1998). Desta maneira,
segundo HELENE (1997), aumentar-se-á a confiabilidade no processo de utilização de
CAD, mesmo que aparentemente exija maior sofisticação.
Outras recomendações envolvendo as etapas de planejamento, garantia da
qualidade, controle de qualidade, ensaios e avaliação dos resultados de resistência à
compressão de CAD, podem ser encontradas no ACI 363.2R-98 (2001).
Com respeito ao processo de produção, as medidas que devem ser adotadas
para obter-se um bom concreto de alto desempenho são: um controle rigoroso da
quantidade de água, principalmente, à relação água/cimento sobre a qual incide a
umidade e a absorção dos agregados; conhecimento prévio da eficiência do
misturador; seqüência de mistura adequada ao tipo de misturador; transporte adequado
ao tempo de perda das propriedades do concreto no estado fresco e método de cura
adequado à mistura e às condições ambientes (TORALLES CARBONARI et al.,
1998; FERRARIS e LOBO, 1998).
Em conclusão, como a produção do CAD exige uma dosagem criteriosa e um
controle de qualidade rigoroso, recomenda-se que seja executada em centrais de concreto
com controle rigoroso e com acompanhamento técnico adequado. Evidentemente, as
fábricas de pré-moldados e as obras de maior porte podem, elas próprias, prover as
condições técnicas necessárias para uma dosagem e misturas adequadas.
2.7 PROPRIEDADES MECÂNICAS DO CAD
Embora várias propriedades do concreto sejam alteradas com o aumento da
resistência, neste tópico serão tratadas apenas as propriedades mecânicas relacionadas
com o programa experimental desta pesquisa.
PPGCC/UFPR 2002
42
2.7.1 Resistência à Compressão
A resistência à compressão é a propriedade do concreto mais importante e
mais valorizada pelos engenheiros, sendo geralmente especificada nos projetos de
estruturas de concretos, além de servir de referência para a sua classificação.
Primeiramente, comparada com outras propriedades do concreto, a resistência à
compressão é relativamente mais fácil de ser ensaiada (MEHTA e MONTEIRO, 1994).
No Brasil, o ensaio é realizado de acordo com a norma NBR 5739 (1994).
Em segundo lugar, a determinação da resistência à compressão pode ser uma
medida de qualidade do concreto, visto que está relacionada com a estrutura interna do
material (NEVILLE, 1997a). Assim, conhecendo-se o seu valor é possível obter uma
estimativa do desempenho do concreto tanto em termos mecânicos como, indiretamente,
da sua durabilidade. Por exemplo, o valor do módulo de elasticidade e da resistência à
tração podem ser estimados em função do resultado obtido para resistência à compressão.
Entretanto, segundo MEHTA e MONTEIRO (1994), a resistência à
compressão do concreto não depende somente da solicitação a qual o corpo-de-prova
estará sujeito mas também da combinação de vários outros fatores, internos e externos,
que podem afetar o resultado obtido dos ensaios, conforme ilustrado na Figura 2.12.
FIGURA 2.12 – INTERAÇÃO DOS FATORES QUE INFLUENCIAM A RESISTÊNCIA DO CONCRETO (MEHTA
E MONTEIRO, 1994)
PPGCC/UFPR 2002
43
Na prática, considera-se a relação a/c como o principal fator que influencia a
resistência à compressão, pois afeta a porosidade tanto da pasta de cimento como da
zona de transição entre a pasta e o agregado (MEHTA e MONTEIRO, 1994).
Contudo, embora a lei de Abrams estabeleça que, para concretos
convencionais, a resistência à compressão aumenta inversamente proporcional à
relação água/cimento, para CAR esta proporcionalidade só é válida até o limite de
resistência do agregado graúdo. Por conseguinte, para cada agregado graúdo existe um
valor crítico da relação água/cimento, abaixo do qual qualquer redução adicional da
relação água/cimento não resulta aumentos significativos da resistência à compressão.
A única maneira de aumentar a resistência deste concreto é utilizar um outro tipo de
agregado graúdo (AÏTCIN, 2000; MOKHTARZADEH e FRENCH, 2000).
Portanto, atenção especial deve ser dada às propriedades do agregado
graúdo, como resistência, porosidade, módulo de elasticidade, composição
granulométrica, dimensão máxima característica, forma, textura superficial, absorção
de água e composição mineralógica, tendo em vista que afetam sobremaneira algumas
propriedades do CAD, principalmente a sua resistência (GIACCIO e ZERBINO,
1996). Este assunto será abordado com maior profundidade no Capítulo 3.
Outros fatores determinantes na resistência à compressão dos concretos são a
incorporação de sílica ativa, a adição de superplastificantes, as condições de cura e
alguns parâmetros de ensaio, principalmente quando se trata de CAD.
Atualmente é consenso no meio científico que a incorporação de sílica ativa
contribui significativamente para o desenvolvimento da resistência do concreto, seja
pelo seu efeito pozolânico, seja pelo seu efeito físico, melhorando a resistência da zona
de transição entre o agregado e a pasta matriz (DAL MOLIN, 1995).
AÏTCIN e NEVILLE (1995) comentam que para produzir concretos com
resistências acima de 90 MPa, é essencial o uso de sílica ativa. Os melhores resultados de
resistência são obtidos com teores de 8 a 10% de sílica ativa (AÏTCIN, 2000). De acordo
com os experimentos de DAL MOLIN (1995), este aumento pode variar de 7 a 16% em
PPGCC/UFPR 2002
44
concretos contendo 10% de sílica, em comparação aos concretos sem adição. Contudo, o
ganho de resistência após os 28 dias é geralmente menor que dos concretos sem sílica
ativa e com mesma relação a/c.
Referentemente aos aditivos, alguns pesquisadores relatam que a adição de
superplastificante no concreto permite a redução do conteúdo de água entre 20 e 35%,
com conseqüente diminuição da relação água/cimento, refletindo em elevações da
resistência à compressão dos concretos da ordem de 50 a 75% para a idade de 1 dia e
de cerca de 45% aos 28 dias (ALMEIDA, 1990; DAL MOLIN, 1995).
O tipo, o momento de início e a duração das condições de cura afetam
significativamente a resistência dos concretos com ou sem sílica ativa. DAL MOLIN
(1995) cita diversos trabalhos comprovando o efeito negativo da cura ambiente na
resistência dos concretos com e sem adição, apontando como mais afetados aqueles
com relações água/cimento mais altas. Na maioria dos casos, os concretos submetidos
à cura úmida apresentaram as maiores resistências; sendo, portanto, o método de cura
mais indicado para CAD. O início da cura deverá ser imediato, após a desforma ou
após o desempeno no caso de lajes. Quanto à duração da cura úmida, KHAYAT e
AÏTCIN (1993) recomendam um período de 7 dias consecutivos como suficientes para
que os concretos com sílica ativa desenvolvam a resistência e durabilidade esperadas.
Dentre os parâmetros de ensaio que têm influência nos resultados de
resistência à compressão do concreto, os principais são: o tamanho e formato dos
corpos-de-prova, o tipo de capeamento e o procedimento de cura.
O valor de resistência à compressão é obtido em ensaios de ruptura de
corpos-de-prova de concreto para cada idade pré-estabelecida. Este valor é
influenciado diretamente pelo tamanho e formato dos corpos-de-prova. As dimensões
padrão mais utilizadas nas normas internacionais são o cubo de 15x15x15cm e o
cilindro de 15x30cm (ALMEIDA, 1990). O primeiro é mais utilizado na Europa e o
segundo é adotado no Brasil e nos Estados Unidos (MEHTA e MONTEIRO, 1994).
PPGCC/UFPR 2002
45
Contudo, para ensaios em CAD, normalmente utilizam-se corpos-de-prova de
dimensões reduzidas (cilindros de 10x20cm), em função da capacidade limite da maioria
das prensas. Os valores obtidos com estes corpos-de-prova são em média 5% maiores
que os obtidos com cilindros de 15x30cm, para resistências na faixa de 72MPa a
126MPa (LESSARD14 apud AÏTCIN, 2000). AÏTCIN (2000) comenta que o grau de
confiabilidade é o mesmo para ensaios com corpos-de-prova de 15x30cm ou 10x20cm,
não havendo portanto a necessidade de aumentar o número de corpos-de-prova quando
ensaiar concretos de alto desempenho com corpos-de-prova de 10x20cm.
Outro fator importante, especialmente para determinação da resistência à
compressão de CAD, é o tipo de capeamento utilizado. De acordo com o ACI 363-R92
(2001), se a resistência à compressão e o módulo de elasticidade do material de capeamento
for menor que o do corpo-de-prova de concreto, as cargas aplicadas não serão transmitidas
uniformemente para o corpo-de-prova, acarretando uma grande dispersão nos resultados.
Neste sentido, os capeamentos convencionais de enxofre, largamente
utilizados em concretos de baixa e média resistência, não são adequados para
concretos com resistências acima de 70 MPa, conforme mostra a Figura 2.13.
FIGURA 2.13 – (A) CORPO-DE-PROVA SUBMETIDO À ENSAIO DE COMRESSÃO AXIAL UTILIZANDO
CAPEAMENTO DE ENXOFRE; (B) DETALHE DA RUPTURA PREMATURA DO CAPEAMENTO
DURANTE O ENSAIO.
14
LESSARD, M. How to test high-performance concrete. Master´s degree thesis (in French) –
Department of Civil Engineering, Université de Sherbrooke, Canada, 105 p.
PPGCC/UFPR 2002
46
Para CAD, algumas soluções viáveis são: capeamentos com compostos
de alta resistência, com espessura na faixa de 3mm (ACI 363-R92, 2001),
regularização dos topos dos corpos-de-prova com aplicação de fina camada de
pasta de cimento de menor relação a/c (DAL MOLIN, 1995), uso de almofadas de
poliuretano
ou
neoprene
com
anéis
de
restrição
(CARRASQUILLO
e
CARRASQUILLO, 1988), anel metálico preenchido com areia – “caixa de areia”
(BOULAY, 1996), sistema de capeamento confinado (MIRZA e JOHNSON, 1996)
e o método de retificação de ambas as extremidades dos corpos-de-prova muito
utilizado na engenharia de rochas.
Dentre os métodos citados, o processo de retificação traz as seguintes
vantagens: em média as resistências à compressão são mais altas e os desviospadrão são menores, e ainda, pode ser executado a qualquer momento antes do
ensaio, desde que os corpos-de-prova sejam colocados nas mesmas condições de
cura antes da retificação (AÏTCIN, 2000).
Quanto aos procedimentos de cura, os mais recomendados para os corposde-prova de CAD são a cura úmida e a cura por imersão em água (ACI 363-R92,
2001). Os estudos comprovam que estes procedimentos de cura levam a resistências
mais altas do que as obtidas com a cura ao ar (DAL MOLIN, 1995).
Outro aspecto importante na tecnologia do concreto é a evolução da
resistência com a idade (Figura 2.14). O CAD apresenta uma taxa maior de ganho
de
resistência
nas
primeiras
idades
quando
comparado
com
concretos
convencionais, mas em idades mais avançadas a diferença não é significativa
(CARRASQUILLO et al., 1981).
PPGCC/UFPR 2002
47
FIGURA 2.14 – EVOLUÇÃO DA RESISTÊNCIA COM A IDADE PARA CONCRETOS DE DIFERENTES
RESISTÊNCIAS (CARRASQUILLO et al., 1981).
Segundo o ACI 363-R92 (2001), a justificativa para este comportamento é o
aumento da temperatura interna do concreto devido a um maior calor de hidratação, em
razão do alto consumo de cimento no CAD. Outros pesquisadores acrescentam ainda que
este fenômeno está associado à maior proximidade entre as partículas (que favorece a
velocidade de hidratação do cimento) e à diminuição da porosidade e do tamanho dos
poros, decorrentes da baixa relação água/cimento no CAD (ALMEIDA, 1990). Já
GJORV (1994) comenta que a baixa taxa de ganho de resistência após os 28 dias em
CAD com sílica ativa é devida à falta de água para hidratação adicional.
Entretanto, o ganho total de resistência nos concretos de alto desempenho é
na verdade muito maior que no caso dos concretos convencionais (ACI 363-R92,
2001), conforme exemplificado na tabela 2.3.
TABELA 2.3 – GANHO TOTAL DE RESISTÊNCIA PARA CONCRETO CONVENCIONAL E CAD
PARÂMETROS AVALIADOS
Resistência média de compressão - fcjm (MPa)
CCV
(1)
7 dias
90 dias
17,2
29,0
CAD
7 dias
90 dias
50,3
69,0
Taxa de ganho de resistência entre 7 e 90 dias (%)
68
37
Ganho total de resistência entre 7 e 90 dias (MPa)
11,8
18,7
FONTE: Dados extraídos do ACI 363-R92 (2001).
NOTA: (1) CCV – concreto convencional vibrado.
PPGCC/UFPR 2002
48
Algumas normas internacionais propõem equações empíricas para previsão
da evolução da resistência à compressão com o tempo. Três delas, ajustadas para
concretos com cimentos de alta resistência inicial, submetidos à cura úmida, são
apresentadas a seguir:
- O ACI 209R-92 (2001), recomenda a equação:
fcm (t) = [t /(2,3+0,92.t)]. fc28 (MPa)
onde, fcm (t) = resistência média à compressão aos t dias.
fc28 = resistência média à compressão aos 28 dias.
- O Código MC90 do CEB-FIP (1991), recomenda a equação:
fcm (t) = exp {0,20 . [1 – (28/t)0,5 ]} . fc28 (MPa)
- As normas francesas BAEL e BPEL (apud DAL MOLIN, 1995):
fcm (t) = [ t / ( 1,40 + 0,95 . t )] . fc28 (MPa)
- DAL MOLIN (1995) apresenta a seguinte equação, válida até 91 dias:
fc = (70,07 + 0,64.cur + 0,82. ms) . [ (0,18.t0,2601) / (0,18.t0,2601 + a/c)]1,12 (MPa)
onde, fc = resistência à compressão (MPa)
cur = tipo de cura (0 = cura ambiente ou 10 = cura úmida)
a/c = relação água/aglomerante
ms = percentual de sílica ativa
t = idade do concreto (dias)
2.7.2 Resistência à Tração por Compressão Diametral
A resistência à tração, assim como a resistência à compressão, é uma
propriedade importante para o cálculo de estruturas de concreto simples e armado. A
resistência à tração serve como um dos parâmetros necessários à verificação da
aderência entre o concreto e a armadura, para o estabelecimento de critérios nos
PPGCC/UFPR 2002
49
estados limites de utilização de estruturas em concreto armado e nos estados limites
últimos no caso de dimensionamento de concretos simples, para estimativa da carga
que inicia a formação de fissuras no concreto, e conseqüentemente para a previsão de
sua durabilidade. Embora possa ser estimada a partir da resistência a compressão, é
preferível que seja determinada experimentalmente.
O valor da resistência à tração pode ser determinado através de três ensaios:
resistência à tração direta, tração na flexão e tração por compressão diametral. No
presente trabalho será abordado apenas o último.
A escolha deste ensaio está relacionada com as vantagens que ele apresenta:
maior facilidade de ser executado, permite o uso do mesmo tipo de corpo-de-prova do
ensaio de compressão, emprega menor quantidade de concreto e apresenta resultados
mais uniformes do que os obtidos com ensaio de tração direta (NEVILLE, 1997).
O ensaio de resistência à compressão diametral (NBR 7222, 1994),
conhecido internacionalmente como “Brazilian Test”, foi desenvolvido pelo
pesquisador brasileiro Lobo Carneiro.
O ensaio consiste em submeter um corpo-de-prova cilíndrico de concreto a uma
carga de compressão ao longo de duas linhas axiais, diametralmente opostas. A tensão de
compressão produz uma tensão de tração uniforme normal ao plano de carregamento. O
valor da resistência à tração é calculado pela fórmula T = 2.P /π. l.d, onde T é a resistência
de tração, P a carga de ruptura, l o comprimento e d o diâmetro do corpo-de-prova.
Os resultados de resistência à tração por compressão diametral também são
influenciados pelos parâmetros de ensaio, tipo de cura, características do agregado graúdo,
e pela incorporação de superplastificante e sílica ativa (MEHTA e MONTEIRO, 1994).
A resistência à tração atinge seu valor máximo por volta dos 14 dias de idade,
segundo DE LARRARD e MALIER (1992), ao contrário da resistência à compressão,
que pode aumentar ainda 10 a 20% de seu valor após os 14 dias.
Embora a resistência à tração por compressão diametral aumente para
concretos de alto desempenho, a razão entre a resistência à tração e a resistência à
PPGCC/UFPR 2002
50
compressão é apenas da ordem de 5% nos CAD, enquanto nos concretos de resistência
normal este valor é de aproximadamente 10% (ZHOU et al., 1995).
Na falta de determinação experimental, a previsão da resistência à tração por
compressão diametral pode ser feita segundo as equações propostas na literatura:
- O ACI 363R-92 (2001) sugere, para 21MPa < fc < 83MPa:
fct,sp = 0,59. fc1/2 (MPa)
- O Código MC90 do CEB-FIP (1991), sugere a seguinte equação:
fct,sp = 0,33. fc2/3 (MPa)
- A norma norueguesa NS 3473E (1992), sugere, para 20MPa < fc < 94MPa,
indicando um valor nominal máximo para resistência à tração de 4MPa:
fct,sp = 0,36. fc0,6 (MPa)
- DAL MOLIN (1995) sugere, para 20MPa < fc < 90MPa:
fct,sp = 0,38. fc0,63 (MPa)
- ZAIN et al. (2002) propõem uma equação baseada no ACI 363R-92 (2001)
que abrange qualquer concreto, em qualquer idade t:
fct,sp (t) = 0,59. fc(t)1/2.(t/28) 0,04 (MPa)
- A norma brasileira NBR 6118 (1978), recomenda para fck > 18 MPa:
fct,sp = 0,066. fck + 0,77 (MPa)
- O Projeto de Revisão da NBR 6118 (2000) adota uma equação idêntica a
proposta pelo Código Modelo do CEB-FIP (1991).
PPGCC/UFPR 2002
51
GOMES et al. (1996) investigaram a aplicação de 17 equações propostas na
literatura em concretos produzidos com 7 tipos de agregados graúdos empregados no Rio
de Janeiro e São Paulo (Figura 2.15). De acordo com os autores, as equações que levam à
melhor estimativa da resistência à tração por compressão diametral, são as seguintes:
- TACHIBANA et al. :
fct,sp = 0,62. fc1/2 (MPa)
- GOMES :
fct,sp = 0,84. fc0,445 (MPa)
FIGURA 2.15
–
RESISTÊNCIA À TRAÇÃO POR COMPRESSÃO DIAMETRAL EM FUNÇÃO DA
RESISTÊNCIA À COMPRESSÃO POR DIFERENTES EQUAÇÕES (GOMES et al., 1996).
GOMES et al. (1996) observaram, ainda, que as equações propostas na
literatura nem sempre fornecem valores adequados para os CAD, pois não levam em
conta a parcela de influência dos agregados graúdos e da ligação agregado-pasta nas
propriedades destes concretos.
Para ilustrar tal fato, AÏTCIN (2000) explica que no ensaio de tração por
compressão diametral de CAD, a ruptura ocorre, freqüentemente, no limite de
resistência ao esmagamento do agregado graúdo.
PPGCC/UFPR 2002
52
2.7.3 Módulo de Elasticidade
As deformações dos elementos estruturais que compõem as estruturas de
concreto têm importância tão relevante quanto sua resistência aos esforços mecânicos.
O módulo de elasticidade é obtido através da relação entre a tensão aplicada e a
deformação resultante no ensaio de corpos-de-prova sob compressão axial. Este
parâmetro resulta na inclinação da curva tensão x deformação do concreto. O módulo de
elasticidade secante (Ecs) é obtido através da inclinação da reta que liga a origem ao
ponto da curva que corresponde a 40% da tensão de ruptura. Sua determinação é feita
de acordo com a NBR 8522 (1984).
A realização deste ensaio apresenta um grau de dificuldade significativo se
comparado com o ensaio simples e direto de resistência à compressão. Por este motivo, o
valor do módulo de elasticidade, usado nos cálculos para projetos usuais de estruturas de
concreto convencional, é normalmente estimado a partir de equações empíricas que
correlacionam o módulo de elasticidade e a resistência à compressão do concreto (NBR 6118,
1978). Entretanto, estas correlações são aproximadamente válidas apenas para concretos com
resistências menores que 40MPa. Se aplicadas no CAD, estas equações podem levar a
resultados razoavelmente diferentes dos reais (DAL MOLIN e MONTEIRO, 1996).
Isto porque, primeiramente, os valores para o módulo de elasticidade dos CAD
embora superiores aos dos concretos convencionais, não crescem na mesma proporção
que os da resistência à compressão (GOMES et al., 1996). Além disto, tem sido verificado
que nem sempre os concretos de maior resistência são os que apresentam maior módulo
de elasticidade (KHAYAT e AÏTCIN, 1993). E por fim, vários trabalhos têm mostrado
que as características dos agregados graúdos influenciam significativamente o módulo de
elasticidade do CAD, conforme será visto no Capítulo 3.
O ACI 363R-92 (2001), citando diversos trabalhos publicados, relata que os
valores de módulo de elasticidade para CAD estariam na faixa de 31 a 45 GPa,
dependendo do método de ensaio utilizado. Contudo, os valores de Ecs podem chegar até
50 a 55 GPa (ALMEIDA, 1996b; GIACCIO e ZERBINO, 1996; SILVA, 2000).
PPGCC/UFPR 2002
53
A bibliografia existente, na falta de ensaios para determinação do módulo de
elasticidade secante (Ecs), fornece estimativas do valor do módulo de elasticidade
secante através das equações apresentadas a seguir:
- O ACI 363R-92 (2001) sugere, para 21MPa < fc < 83MPa:
Ecs = 3320 . fc1/2 .+ 6900 (MPa)
- IRAVANI (1996), sugere, para 55MPa < fc < 125MPa:
Ecs = 4700 . Cca . fc1/2
(MPa)
onde, Cca = coeficiente empírico para os agregados graúdos
quartzito – 0,97; calcário e dolomito - 0,92; diabásio – 0,90; granito - 0,82; entre outros.
- O ACI 318-99 (2001), sugere para fc < 80 MPa:
Ecs = 4730 . fc1/2 (MPa)
- O Código MC90 do CEB-FIP (1991), sugere para fc < 80 MPa:
Ecs = 8500 . ( fc.+ 8)1/3 (MPa)
- A norma norueguesa NS 3473E (1992), sugere, para 20MPa < fc < 94MPa:
Ecs = 9500 . fc.0,3 (MPa)
- A norma brasileira NBR 6118 (1978), que ainda não foi ajustada para
abranger concretos de alta resistência, recomenda para fck > 18 MPa:
Ecs = 5940 .( fck. + 3,5)1/2 (MPa)
- O Projeto de Revisão da NBR 6118 (2000) sugere, para fck < 50 MPa:
Ecs = 4760 . fck1/2 (MPa)
- CALIXTO et al. (1996) sugerem, para 10MPa < fc < 81 MPa:
Ecs = 5445 + 3691 . fc1/2 (MPa)
PPGCC/UFPR 2002
54
- DAL MOLIN (1995) sugere, para 20MPa < fc < 90MPa:
Ecs = 9750 . fc0,31 (MPa)
Uma análise sobre a aplicabilidade de 12 equações propostas na literatura em
concretos produzidos com 7 tipos de agregados graúdos empregados no Rio de Janeiro
e São Paulo foi realizada por GOMES et al. (1996), conforme a Figura 2.16.
FIGURA 2.16 – MÓDULO DE ELASTICIDADE SECANTE EM FUNÇÃO DA RESISTÊNCIA À COMPRESSÃO
POR DIFERENTES EQUAÇÕES (GOMES et al., 1996).
De acordo com os autores, as equações que levam à melhor estimativa do
módulo de elasticidade secante (Ecs), são as seguintes:
- GOMES:
Ecs = 8142 . fck.0,37 (MPa)
- EUROCODE2-92:
Ecs = 9500 . fck.0,33 (MPa)
PPGCC/UFPR 2002
55
Os autores concluíram ainda que a equação da norma brasileira NBR 6118
(1978), substancialmente, superestima o valor do Ecs, para concretos com resistências
mais elevadas. Este resultado está de acordo com o obtido por CALIXTO et al. (1996).
Esta tendência é confirmada também por IRAVANI (1996), o qual relata que
a equação do comitê do ACI 318 superestima o módulo de elasticidade dos concretos
com resistências acima de 50MPa, bem como o ACI 363R-92 (2001) alerta que os
desvios dos valores estimados a partir de equações empíricas são altamente
dependentes das propriedades e proporções dos agregados graúdos.
2.8 MÉTODOS DE DOSAGEM PARA CAD
O objetivo de qualquer método de dosagem é determinar uma proporção
adequada e econômica dos materiais constituintes do concreto, com o propósito de
produzir, ao menor custo possível, um concreto com desempenho que atenda a certos
requisitos previamente estabelecidos, tais como resistência, durabilidade e consistência
adequadas. Para muitos a dosagem é mais uma arte que uma ciência, entretanto, é
indiscutível que alguns princípios científicos básicos podem ser usados para o
proporcionamento dos materiais do concreto (AÏTCIN, 2000).
Ao longo das últimas décadas, diversos métodos têm sido propostos para
dosagem de concretos de alto desempenho, muitos com abordagens diferentes e, em
alguns casos, até versões computacionais dos mesmos encontram-se disponíveis
comercialmente (ADDIS E ALEXANDER, 1990; DE LARRARD, 1990; MEHTA E
AÏTCIN, 1990; ACI 363-R92, 2001; DOMONE E SOUTSOS, 1994; DE LARRARD
E SEDRAN, 1994; AGNESINI E SILVA, 1996; NAWY, 1996; DAY, 1996; GANJU,
1996; DE LARRARD E SEDRAN, 1996; GUTIÉRREZ E CÁNOVAS, 1996; ISAIA,
1996; POPOVICS E POPOVICS, 1996; TORALLES CARBONARI, 1996; DEHUAI,
ZHAOYUAN E WEIZU, 1997; O’REILLY DÍAZ, 1998; AÏTCIN, 2000;
BHARATKUMAR et al., 2001; CREMONINI et al., 2001).
PPGCC/UFPR 2002
56
Este crescente interesse pelo desenvolvimento de novos métodos de dosagem
deve-se ao fato de que o concreto de alto desempenho, por normalmente incorporar adições
e aditivos, apresenta uma estrutura interna complexa, o que dificulta a utilização e a
extrapolação dos métodos tradicionais de dosagem, principalmente, devido aos seguintes
aspectos: compatibilidade entre cimento-aditivo, teor ideal de adição, baixa relação
água/aglomerante, e eficiência do aditivo tanto em relação à seqüência de colocação como
na perda das propriedades com o tempo (TORALLES CARBONARI, 1998).
Porém, ainda assim, em muitos casos o concreto de alto desempenho vem
sendo produzido utilizando-se os métodos de dosagem para concretos convencionais.
Embora atualmente já existam métodos de dosagem apropriados para CAD, os
materiais e suas correspondentes proporções ainda são muitas vezes selecionados
empiricamente através de extensos testes de laboratório.
No que se refere à realidade brasileira, existe uma gama enorme de materiais
disponíveis, que variam de uma região para outra, tornando impossível padronizar-se
os métodos de dosagem em função dos materiais. Desta forma, há a necessidade de
adequar-se os métodos de dosagem existentes para os diversos materiais comumente
empregados na produção de concreto no país.
Neste sentido, ALVES (2000) desenvolveu na Universidade Federal do Rio
Grande do Sul - UFRGS, um estudo comparativo sobre métodos de dosagem para
produção de CAD. Neste interessante trabalho, a autora descreve sucintamente os
fundamentos básicos, os requisitos de projeto, as etapas de dosagem e as vantagens e
desvantagens de nove métodos de dosagem encontrados na literatura, sendo que dois
deles são comumente utilizados para concreto convencional e os demais são
específicos para CAD.
Para o desenvolvimento da parte experimental foram selecionados apenas
quatro métodos - IPT/EPUSP (1992), MEHTA E AÏTCIN (1990b), TORALLES
CARBONARI (1996) e AÏTCIN (1998) – de acordo com os princípios fundamentais,
critérios de praticidade e limitações técnicas de cada método.
PPGCC/UFPR 2002
57
Os resultados do comportamento dos diferentes métodos de dosagem estão
relacionados de acordo com o consumo de cimento por m³ e com o custo do m³ do
concreto por faixas de resistência à compressão (figuras 2.17 e 2.18).
No que diz respeito ao consumo de cimento por m³ de concreto, o Método
Aïtcin é o que apresenta os menores consumos, seguido pelo Método Mehta/Aïtcin.
consumo de cimento (kg/m³)
1000
900
800
700
600
500
400
300
50
55
60
65
70
75
80
85
90
fc (MPa)
IPT
Toralles Carbonari
Mehta & Aitcin
Aitcin
FIGURA 2.17 – CONSUMO DE CIMENTO POR M³ DE CONCRETO (ALVES, 2000)
350
custo (R$/m³)
300
250
200
150
100
50
55
60
65
70
75
80
85
fc (MPa)
IPT
Toralles Carbonari
Mehta & Aitcin
Aitcin
FIGURA 2.18 - CUSTO DO M³ DE CONCRETO (ALVES, 2000)
90
PPGCC/UFPR 2002
58
Embora o Método Aïtcin tenha apresentado os menores consumos de
cimento por m³ de concreto, a figura 2.17 mostra que ele nem sempre representa a
maior economia. Na faixa de resistência que vai de 65 MPa a 75 MPa, o Método
Mehta/Aïtcin apresenta-se como o mais econômico. Entretanto, a partir de 80 MPa, o
trabalho indica que o Método Aïtcin passa a ser novamente o de menor custo.
De acordo com ALVES (2000), existem diferenças significativas entre
produzir-se CAD por métodos de dosagem específicos e por métodos de dosagem para
concreto convencional. Do ponto de vista técnico e econômico, os métodos específicos
para CAD apresentam consumo de cimento por m³ significativamente menor. Do ponto
de vista prático, alguns métodos analisados são bem mais simplificados do que outros,
exigindo poucos ensaios preliminares e partindo de pré-supostos. Cabe ao produtor do
concreto escolher o método que melhor se adequar às condições técnicas disponíveis.
Quanto ao método de dosagem mais apropriado para CAD, em função do
dos resultados apresentados por ALVES (2000), ambos os métodos Mehta/Aïtcin e
AÏTCIN apresentaram desempenhos satisfatórios.
PPGCC/UFPR 2002
59
3. INFLUÊNCIA DOS AGREGADOS GRAÚDOS NO CAD
3.1 INTRODUÇÃO
Os agregados graúdos podem chegar a ocupar 60 a 70% do volume de
concreto e portanto pode-se esperar que exerçam influência significativa sobre as suas
propriedades e, notadamente, tem um papel muito mais importante nas propriedades
mecânicas do CAD que nos concretos convencionais.
MEHTA e MONTEIRO (1994) relatam que o agregado graúdo é
predominantemente responsável pela massa unitária, módulo de elasticidade e
estabilidade dimensional do concreto. No entanto, sua influência na resistência à
compressão é muito pequena quando utilizado para produção de concretos
convencionais (fck < 50MPa). Nestes casos, os componentes mais fracos no concreto
são a pasta de cimento endurecida e a zona de transição entre a pasta e o agregado.
Por outro lado, à medida que se aumenta a resistência à compressão desejada
(fck > 50 MPa), a situação inverte-se: a resistência da pasta de cimento endurecida e
da zona de transição é melhorada significativamente, não sendo mais limitadoras da
resistência do concreto. Conseqüentemente, o agregado graúdo torna-se o “elo mais
fraco” da estrutura e a resistência final do concreto passa a ser controlada pela
mineralogia e resistência do próprio agregado (AÏTCIN e MEHTA, 1990; GIACCIO
et al., 1992; ALMEIDA, 1994; GOMES, SHEHATA e ALMEIDA, 1995; AÏTCIN e
NEVILLE, 1995; GIACCIO e ZERBINO, 1996; DE LARRARD e BELLOC, 1997;
PAZ e PRUDÊNCIO JUNIOR, 1998; AÏTCIN, 2000; e outros).
Isto pode ser constatado examinando-se, a olho nu, a superfície de ruptura de
corpos-de-prova executados com concreto convencional vibrado (CCV) e concreto de
alto desempenho (CAD) (Figura 3.1).
(a)
PPGCC/UFPR 2002
60
(b)
FIGURA 3.1 – (A) NO CCV, A RUPTURA OCORRE NA PASTA E NA INTERFACE PASTA-AGREGADO; (B)
NO CAD, ALGUMAS FISSURAS PROPAGAM-SE ATRAVÉS DAS PARTÍCULAS DO AGREGADO
GRAÚDO.
Observa-se que, no primeiro caso, a ruptura se desenvolve tanto pela pasta de
cimento endurecida como ao longo da interface entre a pasta e o agregado graúdo (zona de
transição), uma vez que esses dois componentes constituem o elo mais fraco do concreto
convencional. Entretanto, no corpo-de-prova de CAD, as fissuras se propagam através das
partículas do agregado, indicando que o limite de resistência do agregado foi atingido.
Por esta razão, agregados britados provenientes de rochas duras e densas, tais
como o calcário, a dolomita e de rochas ígneas do tipo plutônico (granito, diabásio,
diorito, gabro e sienito), têm sido recomendados e empregados com sucesso na
produção de concretos de alto desempenho (AÏTCIN, 2000).
A seguir, será discutida a influência das principais características dos
agregados graúdos nas propriedades do concreto de alto desempenho.
3.2 A INFLUÊNCIA DO TIPO DE AGREGADO
Diversos pesquisadores, ao longo dos anos, têm relatado que a resistência à
compressão e o módulo de elasticidade do CAD são fortemente influenciados pelas
características mineralógicas dos diferentes tipos de agregados graúdos utilizados.
PPGCC/UFPR 2002
61
AÏTCIN, SARKAR e YAYA (1987), usando três agregados diferentes –
calcário calcítico, calcário dolomítico e um pedregulho quartzítico contendo xisto em concretos com materiais e propriedades idênticas (a/c = 0,24), observaram que a
aderência entre a pasta de cimento e agregado (resistência da zona de transição) era
maior nos concretos produzidos com calcário.
AÏTCIN e MEHTA (1990), usando quatro tipos diferentes de agregados
(calcário, diabásio, granito e seixo) em concretos de alto desempenho com relação a/c
0,275, dosados com os mesmos materiais e proporções, observaram que o calcário e o
diabásio produziam concretos com maiores resistências e módulos de elasticidade do
que aqueles usando granito e seixo. Através da análise das curvas de histerese dos
concretos, apresentadas na figura 2.2, os autores observaram que os agregados de
calcário e diabásio, além de serem mais resistentes, apresentavam uma forte aderência
entre o agregado e a pasta.
SWAMY e BOUIKNI (1990) relataram uma forte ligação resultante de uma
reação química entre agregados de rochas carbonáticas e a pasta de cimento. Esta
possível aderência química foi constatada também por NEVILLE (1997a) utilizando
agregados como o calcário e o dolomito.
A explicação para estes casos, de acordo com MONTEIRO e MEHTA
(1986), é uma possível interação química entre a calcita presente no calcário e o
hidróxido de cálcio na pasta de cimento hidratado, contribuindo no aumento da
resistência da zona de transição dos concretos com calcário.
BAALBAKI et al. (1991) realizaram um estudo sobre as propriedades
elásticas dos materiais, utilizando três tipos de agregados: calcário, quartzito e arenito.
Foram determinadas à idade de 91 dias, conforme tabela 3.1, a resistência à
compressão e o módulo de elasticidade das rochas, das argamassas e dos concretos
produzidos com agregados britados das mesmas.
PPGCC/UFPR 2002
62
TABELA 3.1 – PROPRIEDADES MECÂNICAS DAS ROCHAS, ARGAMASSAS E CONCRETOS AOS 91 DIAS
QUARTZITO
PROPRIEDADES
CALCÁRIO
ARENITO
Rocha*
Argamassa*
Concreto
Rocha*
Argamassa*
Concreto
Rocha*
Argamassa*
Concreto
87
108
99
115
106
106
147
-
107
42
38
45
49
36
44
40
-
31
Resistência à
Compressão
(MPa)
Módulo de
Elasticidade
(GPa)
FONTE: BAALBAKI, W. et al. Influence of coarse aggregate on elastic properties of high-performance concrete. ACI Materials
Journal, v. 88, n. 5, p. 499-503., set./out. 1991.
(*) ensaios realizados com cilindros de 52 x 104 mm.
De acordo com os resultados, os autores concluíram que a resistência à
compressão axial nos concretos de alto desempenho é controlada pelo componente
menos resistente do concreto. Além disso, devido à forte aderência entre o agregado e
a pasta, o CAD tende a se comportar como um verdadeiro material compósito de duas
fases: a argamassa endurecida e o agregado graúdo. Desta maneira, as propriedades
elásticas do agregado graúdo passam a exercer grande influência no módulo de
elasticidade do CAD, conforme constatado pela análise das curvas de histerese dos
concretos e das rochas-mãe, que se mostraram similares.
Apesar deste fato, BAALBAKI et. al. (1992) concluíram que não é possível
prever com exatidão o módulo de elasticidade de concretos de alto desempenho a
partir da resistência à compressão ou dos módulos de elasticidade da argamassa e da
rocha-mãe dos agregados graúdos, sendo ainda a melhor maneira de determinação a
medição direta do módulo de elasticidade do concreto. Embora, as equações propostas
pelo ACI 363R-92 (2001), CEB-FIP (1991) e NS 3473 E (1992) para previsão do Ec
em função de fc , forneçam estimativas com erros menores que 20% nos ensaios
realizados com idades de controle 28 e 91 dias.
Em estudo realizado por GIACCIO et. al. (1992) foram produzidos concretos
com basalto, granito e calcário, com graduações similares e Dmáx de 19mm, cimento
ARI, areia de rio com módulo de finura 2.60, 2,5% de superplastificante à base de
naftaleno e relação a/c igual a 0,30. Os resultados são apresentados na tabela 3.2.
PPGCC/UFPR 2002
63
TABELA 3.2 – PROPRIEDADES DAS ROCHAS, ARGAMASSAS E CONCRETOS À IDADE DE 28 DIAS
PROPRIEDADES
ARGAMASSA*
BASALTO
GRANITO
CALCÁRIO
Rocha
Concreto
Rocha
Concreto
Rocha
Concreto
Resistência à Compressão (MPa):
Cilindros 100 x 200 mm
94,4
160,0
91,9
114,0
80,0
70,0
61,9
91,3
-
87,0
-
77,5
-
58,2
42,0
90,0
55,4
52,0
42,4
85,0
46,1
37,8
-
46,5
-
38,5
-
39,0
Módulo de Elasticidade (GPa):
FONTE: GIACCIO, G. et al. High-strength concretes incorporating different coarse aggregates. ACI Materials Journal, v. 89, n.
3, p. 242-246., mai./jun. 1992.
(*) valor médio da argamassa, obtido de cada concreto.
Nesta pesquisa, verificou-se que a rocha basáltica utilizada apresentou os
maiores valores de módulo de elasticidade e resistência à compressão. O mesmo
verificou-se nos concretos produzidos com este agregado. Em contra partida, o concreto
produzido com agregado calcáreo apresentou a mais baixa resistência à compressão (61,9
MPa) e maior parte das fissuras passando através dos agregados graúdos. Verificou-se que
as partículas dos agregados basalto e granito apresentavam-se homogêneas, enquanto as
partículas de calcário apresentaram diferenças na cor, tamanho dos grãos e na textura
superficial, o que implica em uma maior heterogeneidade nas suas propriedades. A
argamassa extraída dos concretos apresentou alto nível de resistência, excedendo 90 MPa,
valor este considerado limite de resistência para CAD sem incorporação de adições
minerais (GIACCIO et. al., 1992). Os concretos produzidos com basalto quase atingiram
o limite estabelecido pela resistência da argamassa, mostrando evidência do alto
desempenho dos concretos produzidos com este agregado. Além disso, observaram que a
resistência da ligação pasta-agregado torna-se mais importante na resistência à flexão do
que na resistência à compressão. Os estudos verificaram também que a influência das
características dos agregados na resistência do concreto aumenta nos concretos de alto
desempenho. Sendo a resistência da matriz próxima da resistência da rocha, a
probabilidade de desenvolvimento de fissuras através dos agregados aumenta, e os
mecanismos de fissuração são diferentes se comparados com o concreto convencional.
PPGCC/UFPR 2002
64
ALEXANDER (1996) investigou a influência de 23 tipos de agregados graúdos
nas propriedades do concreto endurecido. Os resultados confirmaram as evidências que
os agregados exercem uma profunda e importante influência nas propriedades elásticas do
concreto. Houve uma grande variação no comportamento elástico do concreto, com
agregados exercendo uma forte influência sobre o módulo de elasticidade Ec. Por
exemplo, para concretos com traços similares para fc = 40 MPa, o Ec pode variar em até
100%, dependendo exclusivamente do tipo de agregado graúdo.
NEVILLE (1997b) explica que a relação entre o módulo de elasticidade do
concreto e sua resistência à compressão é bem conhecida no caso de concretos
convencionais, mas não há consenso sobre a forma precisa desta relação no CAD. Não
existe uma expressão única para esta relação porque o módulo de elasticidade do
concreto é afetado tanto pelo módulo de elasticidade do agregado quanto pelo volume
de agregado no concreto. Além disso, as diferenças entre os módulos de elasticidade
do agregado e da pasta de cimento endurecida influenciam a tensão de aderência entre
os dois materiais e afetam a forma da curva tensão-deformação do concreto.
BAALBAKI et al. (1991) constataram que o concreto produzido com
quartzito apresenta módulo de elasticidade elevado, pois este agregado apresenta uma
dureza relativamente alta que melhora a rigidez do concreto; entretanto, causa também
uma concentração de tensões na interface pasta-agregado quando submetido a tensões
elevadas, resultando em baixa resistência à compressão.
Da mesma forma, CETIN e CARRASQUILLO (1998) relataram que
agregados com módulo de elasticidade muito mais elevado que a pasta matriz
provocam concentrações de tensões responsáveis pelo aparecimento de microfissuras
na zona de transição, reduzindo a resistência à compressão dos concretos.
Nos casos em que os módulos de elasticidade do agregado e da pasta
aproximam-se um do outro, a concentração de tensões na interface pasta-agregado é
reduzida e o concreto resultante apresenta uma relação tensão-deformação mais linear,
podendo exibir um aumento de fragilidade (NEVILLE, 1997b).
PPGCC/UFPR 2002
65
Outros pesquisadores têm buscado correlações entre as propriedades dos
agregados e os seus efeitos na resistência mecânica do concreto, como forma de
avaliação dos agregados para uso em CAD.
CHANG e SU (1996) descobriram que há uma correlação entre a resistência
à compressão do agregado graúdo e sua sanidade (perda de peso devida à exposição a
ciclos de gelo-degelo) obtida pelo ensaio ASTM C-88. Os autores investigaram quatro
tipos diferentes de agregados com valores significativamente diferentes de sanidade e
concluíram que quanto maior a perda de peso do agregado no ensaio de sanidade,
menor é a sua resistência à compressão. Usando os agregados nas dosagens de CAD,
os autores ainda encontraram correlações entre as resistências médias dos agregados e
a resistência à compressão dos concretos, na faixa de 35 a 75MPa. O método consiste
em realizar testes de compressão com uma amostra de pelo menos 70 partículas de
agregado e estimar a resistência à compressão do agregado a partir da resistência
média das partículas ensaiadas. A equação para estimativa da resistência do agregado é
mostrada na Figura 3.2, onde σ22 é a resistência média à compressão do agregado, V é
o volume individual das partículas de agregado antes do teste, determinadas pelo
princípio de Arquimedes, e P é a carga máxima de compressão que causa a ruptura do
agregado. O valor final da resistência do agregado será a resistência média da amostra.
Segundo os autores, este parâmetro serve como critério de seleção e controle de
qualidade do agregado para uso em CAD.
P
a
P
b
σ22 = Ph
V
(a) Forma Irregular
h
P
V = abh
r
h
h
P
P
A = ab
σ22 = Ph = P
V
ab
(b) Forma Prismática
P
2
V = π.r h
2
A = π.r
σ22 = Ph = P
2
V
π.r
(c) Forma Cilíndrica
FIGURA 3.2 – ESTIMATIVA DA RESISTÊNCIA À COMPRESSÃO DA PARTÍCULA DE AGREGADO: (A)
FORMA IRREGULAR; (B) FORMA PRISMÁTICA; (C) FORMA CILÍNDRICA (CHANG E SU, 1996)
PPGCC/UFPR 2002
66
CHANG e SU (1996) investigaram ainda correlações entre a resistência à
compressão do agregado e outras cinco propriedades (massa específica, absorção,
resistência à abrasão, dureza e sanidade) e chegaram à conclusão que há uma boa
correspondência entre a sanidade e a resistência à compressão do agregado graúdo.
De LARRARD e BELLOC (1997) apresentaram um modelo de avaliação
quantitativa dos efeitos dos agregados graúdos na resistência à compressão do concreto.
O modelo enfatiza os aspectos topológicos (p. ex., forma e dimensões do volume
ocupado pelos agregados, ou pela pasta matriz) e os aspectos mecânicos (p. ex.,
aderência entre agregado-matriz e as propriedades mecânicas dos agregados). O
conceito do modelo está relacionado a um único parâmetro físico denominado
“espessura máxima da pasta” (MPT – “maximum paste thickness”), definido como a
distância média entre dois agregados graúdos adjacentes. Assim, equações são
fornecidas para calcular o MPT e seu efeito na resistência do concreto. Para matriz de
resistência normal, a resistência do concreto é igual a da matriz, multiplicada por um
coeficiente que depende da aderência entre a pasta e o agregado. No caso de matriz de
alta resistência, um efeito adicional é exercido por alguns agregados, quando a
resistência desejada do concreto aproxima-se da resistência intrínseca da rocha. Estas
equações podem ser incorporadas em softwares computacionais específicos para
dosagens e controle de qualidade de concretos convencionais e de alta resistência.
Complementando os resultados mostrados anteriormente, vários outros
autores investigaram o efeito de diferentes tipos de agregados graúdos nas
propriedades do concreto de alto desempenho. Em geral, foram apontados como
parâmetros importantes do agregado graúdo: a mineralogia, o módulo de elasticidade,
a resistência, a dimensão máxima, a granulometria, a forma, a textura superficial e a
reatividade química, visto que afetam o desempenho do concreto.
PPGCC/UFPR 2002
67
De acordo com as observações de CARRASQUILLO15 (apud BARATA,
1998), os agregados naturais mais favoráveis para o uso em CAD são o basalto, o
quartzo e alguns tipos de calcários de estrutura fina. Além desses, AÏTCIN (2000)
recomenda o granito, o diabásio, o diorito, o gabro e o sienito. Obviamente que estas
observações se referem ao universo de materiais analisados pelos pesquisadores, e
devem ser confirmados para cada região e mineralogia específicas.
3.3 A INFLUÊNCIA DA DIMENSÃO MÁXIMA DO AGREGADO
Quanto ao efeito da dimensão máxima característica (Dmáx) do agregado
sobre a resistência do CAD, parece existir algumas controvérsias no meio técnico e
científico. Enquanto muitos autores defendem o uso de agregados com dimensão cada
vez menor (Dmáx ≤ 12,5 mm) para produção de concretos de alto desempenho, alguns
estudos, ao contrário, têm apresentado resultados satisfatórios com a utilização de
agregados maiores com Dmáx entre 20 a 25 mm (ACI 363R-92, 2001).
Para GJORV (1994), a dimensão máxima mais adequada para CAD está
entre 10 e 14 mm. MEHTA e MONTEIRO (1994) e DAL MOLIN (1995) apontam
resultados satisfatórios com Dmáx de 19 mm. Já AÏTCIN e NEVILLE (1995) relatam a
possibilidade de utilização de agregados de Dmáx acima de 20 mm na produção de
CAD, na faixa de resistência de 60 a 100 MPa, contudo afirmam ser muito difícil
produzir concretos com resistências acima de 100 MPa usando agregados maiores do
que 25 mm. Segundo eles, apenas em casos onde a rocha-mãe é suficientemente
resistente e homogênea, agregados com Dmáx de 20 a 25 mm podem ser usados sem
afetar a resistência e a trabalhabilidade do concreto. Caso contrário, a Dmáx do
agregado não deve exceder 12mm.
Em contrapartida, DE LARRARD e BELLOC (1992) concluíram, com base
em estudos experimentais, que a utilização de agregados graúdos com Dmáx entre 20 e
15
CARRASQUILLO, 1985. Dissertação de Mestrado.
PPGCC/UFPR 2002
68
25 mm levam a concretos com melhor desempenho e economia se comparados com
agregados de Dmáx de 10 a 12 mm – considerados pelos próprios autores, em pesquisas
anteriores, como dimensões máximas preferíveis para produção de CAD, atestando o
avanço contínuo da pesquisa neste assunto. Estudos realizados por ALMEIDA (1990)
e PAZ e PRUDÊNCIO JUNIOR (1998) conduziram às mesmas conclusões.
Do mesmo modo, resultados obtidos pelo Grupo de Pesquisa em Concreto de
Elevado Desempenho, Materiais e Tecnologia – CEDMATE/EESC-USP (SILVA, 2000)
confirmaram a possibilidade de produção de CAD com agregados de dimensão máxima
de 25 mm e com resistência à compressão acima de 100 MPa. Resultados semelhantes
foram obtidos também com os concretos produzidos por SILVA (2000).
Contudo, as razões para utilização de agregados de menor Dmáx em CAD são:
a) durante o processo de britagem, a microestrutura dos agregados pode ser
afetada, sendo probabilisticamente mais provável remanescerem falhas ou
fissuras nos agregados de maiores dimensões (JENNINGS16 apud DAL
MOLIN, 1995; AÏTCIN e NEVILLE, 1995);
b) partículas menores do agregado graúdo são geralmente mais
resistentes do que as partículas maiores devido ao processo de
redução de tamanho que, freqüentemente, elimina os defeitos internos
do agregado, tais como poros grandes, microfissuras e inclusões de
minerais moles (MEHTA e AÏTCIN, 1990a);
c) com o aumento da dimensão máxima do agregado, a zona de transição
torna-se maior e mais heterogênea (MEHTA e AÏTCIN, 1990a), sendo
mais suscetível à fissuração quando sujeita às tensões de tração
induzidas por movimentos diferenciais entre o agregado e a pasta
(MEHTA e MONTEIRO, 1994).
16
JENNINGS, H. M. Design of high-strength cement based materials: part 2 – microstructure.
Materials Science and Technology, v. 4, n. 4, p. 285-290, April 1988a.
PPGCC/UFPR 2002
69
d) quanto maior o agregado e mais elevada a proporção de partículas chatas
e alongadas, maior será a tendência da água se acumular próxima à
superfície do agregado, enfraquecendo a zona de transição do concreto
(MEHTA e MONTEIRO, 1994; DAL MOLIN, 1995).
e) o aumento da superfície específica do agregado causa uma redução na
tensão média de aderência, contribuindo assim para o aumento da
resistência (ACI 363R-92, 2001).
3.4 A INFLUÊNCIA DA GRANULOMETRIA DO AGREGADO
De acordo com AÏTCIN (2000), pouca pesquisa tem sido realizada sobre a
influência da granulometria dos agregados graúdos sobre a trabalhabilidade do
concreto de alto desempenho. Portanto, as considerações feitas para o concreto
convencional devem ser estendidas para o CAD.
Em primeiro lugar, a distribuição granulométrica dos agregados afeta
diretamente a quantidade de água necessária à obtenção da relação a/c desejada e,
conseqüentemente, influencia na trabalhabilidade do concreto.
Além disso, agregados bem graduados, sem deficiências ou excessos de
qualquer fração, possibilitam o emprego de maior quantidade desse material em um
determinado volume de concreto, dando origem a uma mistura mais densa, com maior
estabilidade volumétrica e mais resistente.
Ainda, com o melhor empacotamento dos grãos, as partículas menores
preenchem os espaços existentes entre as partículas maiores, diminuindo a quantidade
de vazios na mistura. Logo, menor será o consumo de cimento para uma determinada
trabalhabilidade, reduzindo o custo do concreto (MEHTA, 1996).
Portanto, conclui-se que um controle mais rigoroso da qualidade do
agregado, com relação à granulometria, dimensão máxima e mineralogia, é
fundamental para a produção de concreto de alto desempenho. Uma vez que a
PPGCC/UFPR 2002
70
preocupação principal é manter a demanda de água tão baixa quanto possível, impõese que apenas agregados graúdos bem graduados devem ser utilizados no CAD
(MEHTA e AÏTCIN, 1990; AÏTCIN, 2000).
3.5 A INFLUÊNCIA DA FORMA E TEXTURA SUPERFICIAL DO AGREGADO
A resistência de aderência na interface agregado-pasta matriz, ou zona de
transição, pode tornar-se um fator limitante para o desenvolvimento de concretos de
alto desempenho. Em vista disso, a forma e textura superficial do agregado passam a
ter uma influência significativa nas propriedades do concreto fresco e endurecido.
Estudos mostram que uma forma angular e uma superfície rugosa, como a
maioria das partículas britadas, proporciona concretos com maiores resistências do que
partículas arredondadas e lisas, como o seixo rolado (ACI 363R-92, 2001). A
justificativa para isto é a maior aderência mecânica desenvolvida entre a pasta matriz e
as partículas angulares e rugosas.
Segundo os estudos de GIACCIO e ZERBINO (1996), a redução na
resistência à compressão pode chegar a 15% quando se utiliza um agregado
arredondado e liso (seixo natural de rio), comparado com agregados britados.
Além disso, ALMEIDA (1990) comenta que os concretos com agregados
britados geralmente apresentam maiores módulos de elasticidade, resistência à tração
na flexão e resistência à tração direta, propriedades estas que são influenciadas pela
aderência agregado-pasta, e portanto, pela rugosidade e angulosidade das partículas.
Entretanto, dependendo da rocha de origem e do tipo de britador, o agregado
britado pode conter uma proporção considerável de partículas lamelares ou alongadas,
que afetam negativamente as propriedades do concreto.
Estas partículas são muito frágeis e facilmente quebráveis, prejudicando a
obtenção de maiores resistências no concreto. Além disso, a angulosidade acentuada
dos grãos provoca o aumento no consumo de água necessária para uma dada
trabalhabilidade. Por fim, com o aumento no tamanho e quantidade de grãos lamelares
PPGCC/UFPR 2002
71
e alongados, associado à exsudação interna que ocorre no concreto (Figura 3.3), há
uma maior tendência de acúmulo de água próximo à superfície do agregado,
enfraquecendo a aderência na zona de transição (MEHTA e MONTEIRO, 1994).
FIGURA 3.3 – (A) REPRESENTAÇÃO ESQUEMÁTICA DA EXSUDAÇÃO INTERNA NO CONCRETO RECÉMLANÇADO; (B) RUPTURA DA ADERÊNCIA POR CISALHAMENTO EM CORPO-DE-PROVA DE
CONCRETO ENSAIADO À COMPRESSÃO AXIAL (MEHTA E MONTEIRO, 1994)
A determinação da forma do agregado pode ser feita com base nas normas
NBR 7809 – Índice de Forma do Agregado Graúdo pelo Método do Paquímetro
(1983) e NBR 7225 – Materiais de Pedra e Agregados Naturais (1982).
Segundo a NBR 7809 (1983), o índice de forma do agregado graúdo é dado
pela média da relação C/e de todos os grãos medidos, onde “C” é a maior dimensão
possível de ser medida, correspondendo ao comprimento do grão e “e” é a menor
distância possível entre dois planos paralelos à direção da medida “C” (Figura 3.4).
Este índice permite avaliar a qualidade de um agregado graúdo em relação à forma dos
grãos, considerando que os agregados com grãos de forma cúbica tida como forma
ótima para agregados britados, terão índice próximo de 1; os de grãos lamelares
apresentarão valores bem maiores, sendo considerado aceitável o limite de 3.
PPGCC/UFPR 2002
72
FIGURA 3.4 – DIMENSÕES DO GRÃO (ABCP, 1998)
Já a NBR 7225 (1982) introduz mais um parâmetro para a caracterização, no
caso denominada de largura “L”, correspondente a terceira dimensão da partícula, para
a avaliação da forma do agregado graúdo, conforme a tabela 3.1.
TABELA 3.1 – DETERMINAÇÃO DA FORMA DO AGREGADO GRAÚDO
FORMA
RELAÇÃO ENTRE AS DIMENSÕES
Alongado
C/L > 2
L/e ≤ 2
Cúbico
C/L ≤ 2
L/e ≤ 2
Lamelar
C/L > 2
L/e > 2
Quadrático
C/L ≤ 2
L/e > 2
FONTE: NBR 7225 (1982) – Materiais de Pedra e Agregados Naturais.
Em síntese, o agregado ideal deve ser britado, cúbico, angular, bem
graduado, limpo, e com um mínimo de partículas lamelares ou alongadas.
3.6 A INFLUÊNCIA DA REATIVIDADE DO AGREGADO
Quando uma rocha não inerte é utilizada, a interação química existente entre
o agregado graúdo e a pasta matriz pode afetar, positivamente ou não, as
características do concreto.
PPGCC/UFPR 2002
73
Vários autores têm relatado a ocorrência de uma aderência química positiva
entre a pasta de cimento e agregados de rochas carbonáticas (p. ex. calcário e
dolomita) e silicosas, melhorando as características da zona de transição e as
propriedades mecânicas do concreto (MEHTA e AÏTCIN, 1990b; SWAMY e
BOUIKNI, 1990; MEHTA e MONTEIRO, 1994; NEVILLE, 1997a).
A explicação para este aumento da resistência da zona de transição dos
concretos produzidos com rochas carbonáticas, segundo MONTEIRO e MEHTA
(1986), é uma possível interação química entre a calcita presente no calcário e o
hidróxido de cálcio na pasta de cimento hidratado. Tais interações contribuem para a
resistência através da cristalização de novos produtos nos vazios da zona de transição e
conseqüente redução da concentração de hidróxido de cálcio na zona de transição
(MEHTA e MONTEIRO, 1994).
Assim, é desejável que haja de uma combinação química entre o agregado e a
pasta de cimento, além de uma interação de redes cristalinas. No entanto, essas reações
não devem ser expansivas (p. ex. reação álcali-agregado), pois estas anulariam a coesão
entre as partículas e comprometeriam as propriedades do concreto (SILVA, 2000).
No que se refere à reação álcali-agregado, para que esta se desenvolva é
necessária à ocorrência simultânea das três condições seguintes: em primeiro lugar o
agregado deve ser potencialmente reativo; em segundo lugar, o teor de álcalis na
solução intersticial do concreto deve ser suficientemente alto; e em último lugar, o
concreto deve estar úmido (AÏTCIN, 2000).
Nesse sentido, cabe salientar que ainda não está estabelecido se agregados
potencialmente reativos aos álcalis presentes no cimento podem ser usados em
concretos de alto desempenho (AÏTCIN, 2000). Embora, segundo PAULON (1996), a
expansão causada pela reação entre o álcalis do cimento e certos tipos de agregados
pode ser evitada com a utilização de sílica ativa, desde que em proporção adequada
conforme o grau de reatividade existente.
4.
PPGCC/UFPR 2002
74
PROGRAMA EXPERIMENTAL
Com vistas à obtenção de parâmetros que caracterizassem os concretos de
alto desempenho produzidos com diferentes tipos de agregados graúdos, possibilitando
dessa maneira a comparação entre eles, procedeu-se à realização dos seguintes ensaios
mecânicos:
resistência à compressão (fc)
resistência à tração por compressão diametral (ft,sp)
módulo de elasticidade (Ec)
O programa experimental consistiu basicamente das seguintes etapas:
levantamento, através de pesquisa de mercado, dos materiais disponíveis
comercialmente na Região Metropolitana de Curitiba, comumente
empregados na fabricação de concretos.
seleção de três agregados graúdos de diferentes mineralogias provenientes
dos maiores fornecedores de agregados às concreteiras da região.
caracterização dos materiais selecionados através de ensaios específicos.
estudos de dosagem, com vistas à utilização e adaptação do método de
dosagem proposto por AÏTCIN (2000) à realidade dos materiais locais.
seleção dos traços que atenderam aos parâmetros pré-estabelecidos para os
concretos com relações água/aglomerante definidas – mesmo abatimento,
consumo de agregado graúdo e de material aglomerante semelhantes.
realização dos ensaios mecânicos para avaliação das propriedades
mecânicas dos concretos selecionados.
PPGCC/UFPR 2002
75
O desenvolvimento do programa experimental foi realizado no Laboratório
de Materiais e Estruturas – LAME/LACTEC, conveniado à Universidade Federal do
Paraná, que é credenciado pelo INMETRO – Instituto Nacional de Metrologia,
Normalização e Qualidade Industrial, integrando a Rede Brasileira de Laboratórios de
Ensaios – RBLE; é também certificado em conformidade com a NBR ISO 9002, sendo
credenciadora a DET NORSKE VERITAS.
4.1 PLANEJAMENTO DOS ENSAIOS
Quando se trata de materiais de construção, principalmente do concreto, são
inúmeros os fatores que direta ou indiretamente influenciam uma determinada
propriedade do material. Por esta razão, optou-se por considerar como mais
significativos os seguintes fatores controláveis (variáveis independentes):
a) Relação água/aglomerante ou a/aglom: 0,35; 0,31; 0,28 e 0,26. Estas
relações foram inferidas, utilizando-se o gráfico proposto por AÏTCIN
(2000), que correlaciona resistência à compressão aos 28 dias de idade
com a relação água/aglomerante, de acordo com o método de dosagem
proposto pelo autor. Desta maneira, é possível estimar os valores de
resistência que se deseja alcançar, conforme mostra tabela 4.1.
TABELA 4.1 – RELAÇÃO ÁGUA/AGLOMERANTE
PARA CADA NÍVEL DE RESISTÊNCIA ESPERADO
Nível de Resistência (MPa)
Relação
a/aglom
50 MPa
0,35
65 MPa
0,31
80 MPa
0,28
95 MPa
0,26
FONTE: Dados extraídos de AÏTCIN, 2000.
NOTA: valores médios sugeridos pela fonte.
PPGCC/UFPR 2002
76
b) Idade: 3, 7 e 28 dias para os ensaios de resistência à compressão e, para os
ensaios de tração por compressão diametral e módulo de elasticidade, a idade
de 28 dias - por ser a idade de referência comumente utilizada em análises do
comportamento do concreto. As idades para cada ensaio foram estabelecidas
em função das condições de disponibilidade dos equipamentos, dos materiais
e do tempo disponível para realização dos ensaios.
c) Agregados graúdos: com vistas a um estudo comparativo entre concretos
produzidos com diferentes agregados graúdos, foram selecionados 3 tipos
mineralógicos da região para execução dos experimentos (calcário,
diabásio e granito). A seleção foi realizada segundo critérios de
localização, mineralogia e consumo, através de pesquisa de mercado
objetivando que os mesmos sejam representativos da região de Curitiba.
Com relação aos ensaios experimentais, foram adotados 3 (três) corpos-deprova para as resistências à compressão e tração por compressão diametral, conforme a
maioria dos trabalhos na área de tecnologia de concreto e 2 (dois) corpos-de-prova
para a determinação de módulo de elasticidade. Ainda, decidiu-se realizar 2 (duas)
repetições para cada traço investigado, de maneira a fornecer maior confiabilidade aos
resultados obtidos para os concretos produzidos.
Com todos os parâmetros estabelecidos, passou-se à execução dos
experimentos. O planejamento dos ensaios e a quantidade de corpos-de-prova são
mostrados, de forma esquemática, na tabela 4.2. Trata-se de um projeto fatorial com 3
(três) fatores para os estudos de resistência à compressão: agregados, com 3 (três)
níveis; relação a/aglom com 4 (quatro) níveis e idade de controle com 3 (três) níveis.
Nos estudos de resistência à tração e módulo de elasticidade temos projetos fatoriais
com 2 (dois) fatores, já que a idade de controle será controlada a 28 dias.
PPGCC/UFPR 2002
77
TABELA 4.2 – PLANEJAMENTO DOS ENSAIOS E QUANTIDADE DE CORPOS-DE-PROVA
ENSAIOS REALIZADOS
TIPO DE AGREGADO A/AGL IDADE CP/IDADE QUANT.
Calcário
Resistência à compressão
Resistência à tração
Módulo de Elasticidade
Diabásio
0,26
0,28
0,31
Granito
0,35
Calcário
0,26
0,28
Diabásio
0,31
3
3
36
7
3
36
28
3
36
3
12
3
12
28
Granito
0,35
3
12
Calcário
0,26
2
12
2
12
2
12
Diabásio
Granito
0,28
0,31
28
0,35
TOTAL
108
36
24
168
Quantidade de corpos-de-prova para 01 repetição de ensaios mecânicos:
FONTE: O autor.
De acordo com a tabela 4.2, a quantidade total de corpos-de-prova a serem
ensaiados, com a execução das 2 (duas) repetições, é de 336. Não levando em conta,
nestes números, os corpos-de-prova utilizados durante as fases de estudo de dosagem,
verificação dos procedimentos de moldagem, adensamento e capeamento, e calibração
dos equipamentos de ensaio.
4.2 METODOLOGIA PARA EXECUÇÃO DOS ENSAIOS
A execução dos ensaios foi programada em função das seguintes variáveis:
três variáveis dependentes (fc, ft,sp, Ec), três variáveis independentes (relação a/aglom,
idade e agregado graúdo). Os métodos de ensaios adotados para a determinação das
propriedades mecânicas constam na tabela 4.3.
TABELA 4.3 – MÉTODOS DE ENSAIOS PARA DETERMINAÇÃO DAS
PROPRIEDADES MECÂNICAS
DETERMINAÇÃO
MÉTODO DE ENSAIO
Resistência à compressão (fc)
NBR-5739/94
Resistência à tração por compressão diametral (ft,sp)
NBR-7222/94
Módulo de Elasticidade (Ec)
NBR-8522/84
PPGCC/UFPR 2002
78
Os materiais e procedimentos utilizados para o desenvolvimento do
programa experimental estão descritos a seguir.
4.2.1 Seleção e Caracterização dos Materiais
A seleção dos materiais utilizados nesta pesquisa foi realizada de acordo com
a disponibilidade dos mesmos na região, através de pesquisa de mercado junto às
concreteiras de Curitiba. Os materiais foram utilizados da maneira como são
fornecidos comercialmente, sem alterações em suas características iniciais (p. ex.
ajustes na curva granulométrica dos agregados através de peneiramento, lavagem para
diminuição da quantidade de pó, entre outras).
4.2.1.1 Cimento
No estudo experimental foi utilizado cimento Portland de Alta Resistência
Inicial, CPV-ARI. O cimento foi fornecido em sacos de papel kraft de 50 kg cada,
proveniente da mesma partida de fabricação. O conteúdo foi colocado em sacos
plásticos e estocado dentro de tambores lacrados para conservação de suas
características iniciais. As tabelas 4.4, 4.5 e 4.6 apresentam, respectivamente, os
ensaios físicos, químicos e mecânicos do cimento utilizado neste trabalho.
TABELA 4.4 – CARACTERIZAÇÃO FÍSICA DO CIMENTO CPV-ARI
ENSAIOS FÍSICOS
RESULTADOS
LIMITES DA
NBR 5733/91
Resíduo na peneira ABNT 200 (%)
0,2
≤ 6,0 %
Resíduo na peneira ABNT 325 (%)
1,4
-
2
Área Específica Blaine (m /kg)
412
≥ 300 m2/kg
Expansibilidade à quente (mm)
0,0
≤ 5 mm
Tempo de início de Pega (h:mm)
2:30
≥1h
Tempo de fim de Pega (h:mm)
3:30
≤ 10 h
3
Massa Específica (g/cm )
3,10
-
FONTE: Laboratório de Materiais e Estruturas – LAME/LACTEC
PPGCC/UFPR 2002
TABELA 4.5 – CARACTERIZAÇÃO QUÍMICA DO CIMENTO CPV-ARI
TEORES (%)
LIMITES DA
NBR 5733/91
Perda ao Fogo
3,53
≤ 4,5 %
Resíduo Insolúvel
0,62
≤ 1,0 %
Óxidos de Silício (SiO2)
18,8
-
4,1
-
Óxidos de Ferro (Fe2O3)
2,42
-
Óxidos de Cálcio (CaO)
61,8
-
Óxidos de Magnésio (MgO)
5,24
≤ 6,5 %
Óxidos de Enxofre (SO3)
3,0
≤ 3,5 %
Óxidos de Sódio (Na2O)
0,08
-
Óxidos de Potássio (K2O)
1,00
-
Óxidos de Cálcio livre (CaO)
1,7
-
Equivalente Alcalino em Na2O
0,7
-
C3S
69,22
-
C2S
1,77
-
C3A
6,72
≤ 8%
C4AF
7,36
-
ENSAIOS QUÍMICOS
Óxidos de Alumínio (Al2O3)
TABELA 4.6 – CARACTERIZAÇÃO MECÂNICA DO CIMENTO CPV-ARI
RESULTADOS
LIMITES DA
NBR 5733/91
Resistência à compressão - 1 dia
21,9
≥ 14,0 MPa
Resistência à compressão - 3 dias
34,7
≥ 24,0 MPa
41,1
≥ 34,0 MPa
44,7
-
ENSAIOS MECÂNICOS
79
PPGCC/UFPR 2002
80
4.2.1.2 Agregados miúdos
Utilizou-se areia natural proveniente do Rio Iguaçu, na região metropolitana
de Curitiba. As características físicas do material são apresentadas nas tabelas 4.7 e
4.8. A curva granulométrica é apresentada na figura 4.1.
TABELA 4.7 – GRANULOMETRIA DO AGREGADO MIÚDO (NBR-7217/87)
ABERTURA DA
PENEIRA (MM)
% MÉDIA
RETIDA
% MÉDIA
ACUMULADA
4,8
0,5
0
2,4
9,4
10
1,2
22,8
33
0,6
24,2
57
0,3
27,0
84
0,15
12,5
96
< 0,15
3,7
100
TABELA 4.8 – CARACTERIZAÇÃO DO AGREGADO MIÚDO
MÉTODO DE
ENSAIO
LIMITES
NBR 7211/83
4,8
NBR 7217/83
-
Módulo de Finura
2,75
NBR 7217/83
-
Graduação (zona)
3
NBR 7217/83
3 (média)
3
Massa Específica SSS (g/cm )
2,58
NBR 9776/87
-
3
Massa Específica Seca (g/cm )
2,61
NBR 9776/87
-
3
Massa Unitária Solta (g/cm )
1,39
NBR 7251/82
-
Absorção (%)
1,61
NBR 9777/87
-
Material pulverulento (%)
2,47
NBR 7219/87
0,5 a 3,0 %
0
NBR 7218/87
1,0 a 3,0 %
ENSAIOS REALIZADOS
Dimensão máxima característica (mm)
Torrões de Argila (%)
RESULTADOS
De acordo com a tabela 4.8, o agregado miúdo atende as recomendações para
seu emprego em concretos. Segundo AÏTCIN (2000), o agregado miúdo deve
PPGCC/UFPR 2002
81
apresentar um módulo de finura dentro do limite de 2,7 a 3,0, característica de uma
areia mais grossa. Isto se deve ao fato dos traços de CAD já serem ricos em partículas
finas (alto teor de cimento) e, portanto, o uso de uma areia mais grossa proporcionará
uma pequena redução na quantidade de água da mistura para uma mesma
trabalhabilidade, o que é vantajoso tanto do ponto de vista de resistência, como do
ponto de vista econômico.
100
90
% passante acum ulada
80
70
60
50
40
30
20
Areia Natural
10
76
64
50
38
32
25
19
12
,5
9,
5
6,
3
4,
8
2,
4
1,
2
0,
6
0,
3
0,
15
Fu
nd
o
0
abertura (m m )
FIGURA 4.1 - CURVA GRANULOMÉTRICA DO AGREGADO MIÚDO
4.2.1.3 Agregados graúdos
Os agregados graúdos foram selecionados dentre aqueles comercialmente
disponíveis na Região Metropolitana de Curitiba, sendo escolhidos em função de sua
localização, mineralogia e volume de consumo, através de pesquisa de mercado junto
às concreteiras da região.
Embora solicitado, junto aos três fornecedores, agregados graúdos com
diâmetro máximo característico de 19mm (brita 1), os materiais apresentaram valores
diferentes.
Cabe salientar que o intuito deste trabalho é verificar o desempenho dos
agregados graúdos em concretos de alto desempenho, utilizando os mesmos da
PPGCC/UFPR 2002
82
maneira que são fornecidos no mercado; ou seja, sem alterações nas suas
características iniciais. A utilização destes agregados tem o objetivo principal de se
trabalhar o mais próximo possível da realidade observada nas centrais produtoras de
concreto. Assim, não foram utilizados procedimentos de lavagem prévia do material e
nem de ajuste da granulometria através de peneiramento. Desta forma, prosseguiramse os experimentos com os materiais inalterados (Figura 4.2). A análise petrográfica
das rochas encontra-se no ANEXO 3.
(b)
(a)
(c)
FIGURA 4.2 - AGREGADOS GRAÚDOS SELECIONADOS: (A) CALCÁRIO, (B) DIABÁSIO E (C) GRANITO
A caracterização das britas de calcário, diabásio e granito encontra-se
respectivamente nas tabelas 4.9 e 4.10. A curva granulométrica dos agregados graúdos
é apresentada na figura 4.3.
TABELA 4.9 – COMPOSIÇÃO GRANULOMÉTRICA DOS AGREGADOS GRAÚDOS (NBR-7217/87)
CALCÁRIO
DIABÁSIO
GRANITO
ABERTURA
DA
PENEIRA (MM)
% Média
Retida
% Média
Acumulada
% Média
Retida
% Média
Acumulada
% Média
Retida
% Média
Acumulada
25,0
0
0
0
0
0
0
19,0
3,1
3
10,0
10
9,5
9
12,5
64,3
67
45,4
55
59,5
69
9,5
22,8
90
21,4
77
20,7
90
6,3
8,9
99
14,9
92
8,8
98
4,8
0,3
99
3,9
96
0,6
99
< 4,8
0,6
100
4,2
100
1,0
100
PPGCC/UFPR 2002
83
De acordo com a tabela 4.9, nota-se que na composição granulométrica dos
agregados, em todos os casos, não foi identificado material retido na peneira de 25mm,
o que pode sugerir que os agregados têm tamanhos máximos similares, diferenciandose entre si apenas por sua graduação mais ou menos grossa dentro dos mesmos limites
(ver figura 4.3), sendo passíveis de serem comparados entre si.
Ainda, comparando os dados dos agregados apresentados na tabela 4.9,
verifica-se que o agregado diabásio apresenta uma maior porcentagem de partículas
menores que 9,5 mm (23%), enquanto o calcário e o granito apresentam porcentagens
similares menores (10%).
TABELA 4.10 – CARACTERIZAÇÃO DOS AGREGADOS GRAÚDOS (NBR-7217/87)
ENSAIOS REALIZADOS
Dmáx. Característica (mm)
CALCÁRIO DIABÁSIO
GRANITO
MÉTODO DE
ENSAIO
LIMITES
NBR 7211/83
19
25
25
NBR 7217/87
-
Módulo de Finura
6,92
6,83
6,98
NBR 7217/87
-
Absorção (%)
0,28
0,63
0,47
NBR 9937/87
-
3
Massa Específica SSS (g/cm )
2,85
2,83
2,68
NBR 9937/87
-
3
Massa Específica Seca (g/cm )
2,84
2,82
2,67
NBR 9937/87
-
3
Massa Unitária Solta (g/cm )
1,50
1,50
1,43
NBR 7251/82
-
3
Massa Unitária Compactada (g/cm )
1,60
1,62
1,50
NBR 7810/83
-
Material pulverulento (%)
0,43
1,48
0,31
NBR 7219/87
≤ 3,0 %
Abrasão Los Angeles (%)
24
18
18
NBR 6465/84
≤ 50 %
2,56
2,59
2,44
NBR 7809/83
-
Índice de Forma
De acordo com a tabela 4.10, é possível fazer uma análise dos agregados,
conforme algumas características peculiares. Primeiramente, destaca-se que os
agregados apresentam módulo de finura muito próximos, indicando, como efeito, que
para uma mesma relação água/aglomerante os concretos apresentariam uma mesma
consistência. Em segundo lugar, os três materiais apresentam valores de absorção
abaixo do normalmente empregado na produção de CAD (1%). Em terceiro lugar,
PPGCC/UFPR 2002
84
destaca-se a maior abrasão “Los Angeles” do calcário (24%) em comparação com os
demais agregados (18%), que segundo alguns pesquisadores deve ter seu limite
próximo de 15% para CAD (GUTIÉRREZ e CÁNOVAS, 1996). Em quarto lugar, o
teor elevado de material pulverulento encontrado no diabásio (~1,5%) em relação aos
demais agregados (< 0,5%) pode prejudicar seu desempenho em algumas propriedades
do CAD. E por último, com relação à forma do agregado, a diferença entre os valores
de índice de forma é muito pequena. Conclui-se então que se tratam de materiais com
algumas características físicas similares, embora de mineralogias diferentes.
100
90
% passante acum ulada
80
70
60
50
40
30
20
Calcário 19mm
Diabásio 25mm
Granito 25mm
10
76
64
50
38
32
25
19
12
,5
9,
5
6,
3
4,
8
2,
4
1,
2
0,
6
0,
3
0,
15
Fu
nd
o
0
abertura (m m )
FIGURA 4.3 - CURVA GRANULOMÉTRICA DOS AGREGADOS GRAÚDOS
Finalmente, analisando a Figura 4.3, embora o diâmetro máximo
característico dos agregados não seja o mesmo, nota-se que as curvas granulométricas
são muito próximas, principalmente no caso do calcário e granito, onde as curvas
apresentam formas muito similares.
4.2.1.4 Adições
Utilizou-se sílica ativa nacional, do tipo não-densificada, proveniente de um
mesmo lote de fabricação, fornecida em sacos de papel kraft de 15 kg cada. A sílica foi
empregada em substituição a 8 % da massa de cimento. Suas características físicas e
químicas encontram-se nas tabelas 4.11 e 4.12.
PPGCC/UFPR 2002
85
TABELA 4.11 - CARACTERIZAÇÃO QUÍMICA DA SÍLICA ATIVA
ENSAIOS QUÍMICOS
TEORES (%)
LIMITES DA
NBR 13957/97
2,64
≤ 6,0 %
Óxidos de Silício (SiO2)
96,09
≥ 85,0 %
Óxidos de Sódio (Na2O)
0,51
-
Óxidos de Potássio (K2O)
0,86
-
Equivalente Alcalino em Na2O
1,10
≤ 1,5 %
Perda ao Fogo
TABELA 4.12 - CARACTERIZAÇÃO FÍSICA DA SÍLICA ATIVA
ENSAIOS FÍSICOS
RESULTADOS
LIMITES DA
NBR 13957/97
Massa específica (g/cm³)
2,20
-
Umidade (%)
1,20
≤ 3,0 %
4.2.1.5 Aditivo
A escolha do aditivo a ser utilizado em CAD deve ser feita com base em
ensaios preliminares de compatibilidade com o cimento e a sílica ativa. Desta forma,
realizou-se um estudo preliminar com quatro aditivos superplastificantes de pega
normal, sendo três a base de naftaleno sulfonado e um a base de melanina (ANEXO 1).
A seleção do aditivo foi realizada através dos ensaios de miniabatimento
desenvolvido por KANTRO (1980) e do funil de Marsh (NBR-7682/83). AÏTCIN
(2000) explica que o uso simultâneo dos dois métodos possibilita a análise de
diferentes parâmetros reológicos da pasta. Enquanto no primeiro a pasta é avaliada
num comportamento mais estático, no segundo é ensaiada em condições mais
dinâmicas.
O aditivo selecionado, de acordo com os resultados dos ensaios de
compatibilidade (ANEXO 1), foi um superplastificante a base de naftaleno sulfonado,
com massa específica de 1,19 kg/dm³, e teor de sólidos igual a 38%.
PPGCC/UFPR 2002
86
4.2.1.6 Água de amassamento
Utilizou-se no programa experimental água potável proveniente da rede de
abastecimento da Companhia de Saneamento do Paraná – SANEPAR.
4.2.2 Proporcionamento dos Materiais
O proporcionamento dos materiais para execução das misturas foi
determinado com base no método de dosagem desenvolvido por AÏTCIN (2000),
específico para concretos de alto desempenho.
O método foi escolhido, com base nos estudos de ALVES (2000), por
apresentar o menor consumo de cimento por m³ de concreto e o segundo menor custo
por m³ deste material quando comparado com outros métodos empregados para
produção de CAD. Além disto, apresenta as vantagens de ser de fácil execução, conter
planilhas que facilitam o proporcionamento dos materiais e por considerar nos
cálculos, de maneira direta, características específicas dos agregados (p. ex. a forma do
agregado graúdo para estimativa da demanda de agregado).
Inicialmente foram fixados alguns parâmetros, válidos para o método de
dosagem adotado, a fim de que os resultados obtidos possam ser comparados entre si.
São eles:
- abatimento: 140 ± 20 mm;
- aditivo: acrescentado à mistura em quantidade mínima suficiente para
alcançar-se a trabalhabilidade desejada;
- adição: 8% de sílica ativa sobre a massa de cimento;
- faixa de resistência: 50 a 95 MPa
O próximo passo foi o preenchimento das planilhas de dosagem, sugeridas
pelo método, para estimativa do proporcionamento dos materiais, em volume e em
massa. Convém destacar que este método segue a mesma abordagem do método do
PPGCC/UFPR 2002
87
volume absoluto, sugerido pelo ACI 211.1-91 (2001), sendo utilizado para estimarse a demanda de agregado graúdo.
Outro fator importante, dentro do método utilizado, é que os cálculos de
traço dos concretos foram feitos com base no teor de sólidos do superplastificante,
ou seja, considerando na água total adicionada ao concreto, a água presente no
aditivo, de modo a manter fixa a relação água/aglomerante.
4.2.3 Produção e Preparo dos Corpos-de-prova
Depois de determinado o proporcionamento dos materiais, passou-se à
produção dos concretos e preparo dos corpos-de-prova.
De acordo com o previamente estabelecido, foram executadas duas
repetições de cada traço, aumentando assim a confiabilidade dos resultados. As tabelas
4.13 a 4.18 ilustram o proporcionamento dos materiais para a produção dos concretos.
TABELA 4.13 – QUANTIDADE DE MATERIAL UTILIZADO NOS TRAÇOS COM CALCÁRIO - TCS
(1ª REPETIÇÃO)
TRAÇO
TCS-035
TCS-031
TCS-028
TCS-026
NÍVEL DE RESISTÊNCIA
50 MPa
65 MPa
80 MPa
95 MPa
Cimento (kg)
362
409
452
486
Sílica Ativa (kg)
31
35
39
42
Areia (kg)
900
854
815
784
Brita (kg)
1053
1054
1053
1052
(1)
137
137
137
137
Água/aglomerante
0,35
0,31
0,28
0,26
1,2
1,2
1,2
1,4
Abatimento (mm)
120
140
140
130
H (%)
5,9
5,8
5,8
5,8
Teor de argamassa seca (%)
55
55
55
55
Água (l)
Aditivo (%)
(2)
FONTE: O autor.
NOTA(1) : Na quantidade de água total adicionada está considerada a água presente no aditivo .
NOTA(2): Porcentagem com base no teor de sólidos do aditivo em relação a massa de aglomerante.
PPGCC/UFPR 2002
TABELA 4.14 – QUANTIDADE DE MATERIAL UTILIZADO NOS TRAÇOS COM CALCÁRIO - RCS
(2ª REPETIÇÃO)
TRAÇO
RCS-035
RCS-031
RCS-028
RCS-026
50 MPa
65 MPa
80 MPa
95 MPa
Cimento (kg)
362
409
452
486
Sílica Ativa (kg)
31
35
39
42
Areia (kg)
901
854
815
784
Brita (kg)
1054
1054
1054
1053
137
137
137
137
0,35
0,31
0,28
0,26
1,2
1,2
1,2
1,4
Abatimento (mm)
130
140
120
130
H (%)
5,9
5,8
5,8
5,8
55
55
55
55
Água (l)
(1)
Água/aglomerante
Aditivo (%)
(2)
FONTE: O autor.
NOTA(2) : Porcentagem com base no teor de sólidos do aditivo em relação a massa de aglomerante.
TABELA 4.15 – QUANTIDADE DE MATERIAL UTILIZADO NOS TRAÇOS COM DIABÁSIO - TDS
(1ª REPETIÇÃO)
TRAÇO
TDS-035
TDS-031
TDS-028
TDS-026
50 MPa
65 MPa
80 MPa
95 MPa
Cimento (kg)
362
408
453
486
Sílica Ativa (kg)
31
35
39
42
Areia (kg)
894
849
808
776
Brita (kg)
1054
1053
1054
1053
(1)
137
137
137
137
Água/aglomerante
0,35
0,31
0,28
0,26
1,2
1,2
1,2
1,4
Abatimento (mm)
120
140
120
130
H (%)
5,9
5,9
5,8
5,8
55
55
55
55
Água (l)
Aditivo (%)
(2)
FONTE: O autor.
88
PPGCC/UFPR 2002
TABELA 4.16 – QUANTIDADE DE MATERIAL UTILIZADO NOS TRAÇOS COM DIABÁSIO - RDS
(2ª REPETIÇÃO)
TRAÇO
RDS-035
RDS-031
RDS-028
RDS-026
50 MPa
65 MPa
80 MPa
95 MPa
Cimento (kg)
363
409
453
486
Sílica Ativa (kg)
31
35
39
42
Areia (kg)
894
849
807
776
Brita (kg)
1055
1054
1054
1053
137
137
137
137
0,35
0,31
0,28
0,26
1,2
1,2
1,2
1,4
Abatimento (mm)
130
120
120
120
H (%)
5,9
5,9
5,8
5,8
55
55
55
55
Água (l)
(1)
Água/aglomerante
Aditivo (%)
(2)
FONTE: O autor.
TABELA 4.17 – QUANTIDADE DE MATERIAL UTILIZADO NOS TRAÇOS COM GRANITO - TGS
(1ª REPETIÇÃO)
TRAÇO
TGS-035
TGS-031
TGS-028
TGS-026
50 MPa
65 MPa
80 MPa
95 MPa
Cimento (kg)
362
409
455
486
Sílica Ativa (kg)
31
35
39
42
Areia (kg)
839
796
745
722
Brita (kg)
1053
1055
1059
1052
(1)
138
137
138
137
Água/aglomerante
0,35
0,31
0,28
0,26
1,2
1,2
1,2
1,4
Abatimento (mm)
130
140
120
130
H (%)
6,0
6,0
6,0
6,0
54
54
54
54
Água (l)
Aditivo (%)
(2)
FONTE: O autor.
89
PPGCC/UFPR 2002
90
TABELA 4.18 – QUANTIDADE DE MATERIAL UTILIZADO NOS TRAÇOS COM GRANITO - RGS
(2ª REPETIÇÃO)
TRAÇO
RGS-035
RGS-031
RGS-028
RGS-026
50 MPa
65 MPa
80 MPa
95 MPa
Cimento (kg)
362
409
453
487
Sílica Ativa (kg)
31
35
39
42
Areia (kg)
839
796
753
723
Brita (kg)
1054
1055
1054
1054
138
137
137
136
0,35
0,31
0,28
0,26
1,2
1,2
1,2
1,4
Abatimento (mm)
130
130
120
140
H (%)
6,0
6,0
6,0
6,0
54
54
54
54
Água (l)
(1)
Água/aglomerante
Aditivo (%)
(2)
FONTE: O autor.
A mistura dos concretos do experimento foi realizada em betoneira de eixo
inclinado, com capacidade para 320 litros (Figura 4.4). Antes de iniciar o processo de
mistura, o interior da betoneira era molhado, a fim de evitar-se que a água da mistura
fosse absorvida pelas paredes internas, anteriormente secas.
FIGURA 4.4 - BETONEIRA DE EIXO INCLINADO – 320 LITROS
PPGCC/UFPR 2002
91
A ordem de colocação dos materiais na betoneira em movimento foi mantida
constante para todas as misturas:
1.
100% da brita mais 25% da água
2.
100% do cimento e 100% da sílica (previamente misturados)
3.
75% restantes da água
4.
mistura por 1 minuto
5.
80% do aditivo
6.
mistura por 1 minuto
7.
100% da areia
8.
mistura por 2 minutos
9.
parada por 2 minutos
10. 20% do aditivo (permitindo ajustes finais no traço)
11. mistura por 2 minutos
Encerrado o período de mistura (8 minutos), foram realizados os ensaios
de consistência pelo abatimento do tronco de cone (NBR-NM-67, 1998) e massa
específica (NBR-9833, 1987).
Cabe salientar que a colocação do aditivo superplastificante 1 minuto após
a mistura do cimento com a água resultou em um abatimento superior ao do
concreto com o aditivo misturado previamente na água de amassamento. Este
resultado já tinha sido observado por diversos pesquisadores, entre eles
COLEPARDI et al. (1999).
É possível observar também que o tempo de mistura para CAD é superior
ao tempo utilizado para concretos convencionais, devido ao comportamento
tixotrópico deste concreto que demanda uma maior energia de amassamento,
implicando em misturar o concreto por mais tempo na betoneira, para assim se
PPGCC/UFPR 2002
92
obter a homogeneidade necessária (AGUADO e OLIVEIRA17 apud LOPES, 1999).
A tixotropia é a propriedade que alguns materiais apresentam, quando no estado
plástico, de adquirirem uma consistência gelatinosa quando deixados em repouso,
mas ao serem solicitados ou agitados por esforços externos retornam a um estado
fluido, viscoso (GIAMMUSSO, 1989).
Cada traço de concreto foi produzido com os três tipos de agregados graúdos
seguindo os mesmos procedimentos de mistura, mantendo o ambiente da sala de
dosagens sob as mesmas condições de temperatura e umidade, de forma a evitar a
interferência destes fatores nos resultados dos concretos, procurando desta maneira
diminuir o ruído do sistema. A programação das dosagens foi realizada conforme
mostrado na tabela 4.19.
TABELA 4.19 – PROGRAMAÇÃO DAS DOSAGENS
DOSAGENS
DATA DA EXECUÇÃO
TCS-028
28/02/02
TDS-028 ; TGS-028
01/03/02
TCS-031
19/03/02
TDS-031 ; TGS-031
20/03/02
TCS-035 ; TDS-035
25/03/02
TGS-035 ; TCS-026
26/03/02
TDS-026 ; TGS-026
27/03/02
RGS-026 ; RCS-026
08/04/02
RDS-026 ; RGS-028
09/04/02
RCS-028 ; RDS-028
10/04/02
RGS-031 ; RCS-031
11/04/02
RDS-031 ; RGS-035
12/04/02
RCS-035 ; RDS-035
15/04/02
FONTE: O autor.
NOTAS: Significado das siglas: T – traço inicial; R –
traço repetido; S – sílica ativa; C – calcário; D –
diabásio; G – granito. Os números representam a
relação a/aglom (p. ex. 028 – a/aglom = 0,28)
17
AGUADO, A.; OLIVEIRA, M. O. Informe sobre la caracterización mecánica de un hormigón
de alta resistencia. Barcelon, 1992. 79 p. Relatório – Universitat Politècnica de Catalunya & Fomento de
Construciones y Contratas SA.
PPGCC/UFPR 2002
93
Para cada betonada foram moldados 14 corpos-de-prova cilíndricos, em formas
metálicas de 100 x 200 mm. Sendo 9 corpos-de-prova para resistência `a compressão (aos
3, 7 e 28 dias), 3 corpos-de-prova para resistência à tração por compressão diametral (aos
28 dias) e 2 corpos-de-prova para módulo de elasticidade (aos 28 dias). A distribuição dos
corpos-de-prova por ensaio foi apresentada na tabela 4.2.
Os corpos-de-prova foram adensados mecanicamente, utilizando vibrador de
imersão elétrico, com agulha de 25 mm. Após a moldagem, foram cobertos com filme
de PVC, evitando assim a perda de água do concreto, e mantidos no ambiente de
laboratório por aproximadamente 24 horas (Figura 4.5).
FIGURA 4.5 - CORPOS-DE-PROVA COBERTOS COM FILME DE PVC DURANTE AS
PRIMEIRAS 24 HORAS
Após as 24 horas, os corpos-de-prova eram retirados das fôrmas e colocados
em câmara úmida com umidade relativa superior a 95% e temperatura de (22±2)°C até
a data de ruptura, sendo retirados apenas uma hora antes do ensaio.
Os corpos-de-prova tiveram seus topos retificados com torno mecânico
adaptado (figura 4.6). Este procedimento foi adotado após a constatação durante a fase de
estudos de dosagem, de dispersão nos resultados de resistência à compressão dos corposde-prova capeados com enxofre, principalmente na idade de 28 dias. Com a retificação
dos topos dos corpos-de-prova, a dispersão nos resultados reduziu consideravelmente.
PPGCC/UFPR 2002
94
FIGURA 4.6
– RETIFICAÇÃO DOS TOPOS DOS CORPOS-DE-PROVA DE 10X20CM COM TORNO
MECÂNICO ADAPTADO (LABORATÓRIO LAME /LACTEC)
4.2.4 Apresentação dos Resultados
Os dados obtidos nos ensaios mecânicos encontram-se nas Tabelas 1 a 9
do ANEXO 2, juntamente com os parâmetros estatísticos referentes a cada variável
analisada. Os resultados finais de cada ensaio são apresentados a seguir.
4.2.4.1 Resistência à compressão axial
As figuras 4.7 e 4.8 apresentam os gráficos com os resultados de
resistência à compressão axial dos concretos produzidos com calcário, diabásio e
granito. Cada valor plotado representa a média de seis corpos-de-prova para cada
idade de ensaio, retirados de duas betonadas realizadas em dias diferentes.
Calcário
100
90
90
80
80
fc (MPa)
fc (MPa)
100
70
PPGCC/UFPR 2002
Diabásio
70
60
60
50
50
40
40
0,26
0,28
0,31
0,26
0,35
0,28
3d
0,31
0,35
a/aglom
a/aglom
7d
3d
28d
Granito
100
7d
28d
idade: 28 dias
100
90
90
80
fc (MPa)
fc (MPa)
95
70
60
80
70
60
50
50
40
0,26
0,28
0,31
0,35
0,26
3d
7d
0,28
0,31
0,35
a/aglom
a/aglom
28d
Diabásio
Calcário
Granito
FIGURA 4.7
–
RELAÇÃO ENTRE A RESISTÊNCIA À COMPRESSÃO (MPa) E A RELAÇÃO
ÁGUA/AGLOMERANTE PARA AS IDADES DE 3, 7 E 28 DIAS
100
100
90
90
80
80
fc (MPa)
fc (MPa)
70
60
PPGCC/UFPR 2002
96
70
60
50
50
Calcário
40
Diabásio
40
3d
0,26
7d
idade
0,28
28d
0,31
3d
0,35
0,26
7d
idade
0,28
28d
0,31
0,35
100
fc (MPa)
90
80
70
60
50
Granito
40
3d
0,26
7d
idade
0,28
28d
0,31
0,35
FIGURA 4.8 – RELAÇÃO ENTRE A RESISTÊNCIA À COMPRESSÃO (MPa) E A IDADE (DIAS) PARA AS
DIVERSAS RELAÇÕES ÁGUA/AGLOMERANTE ENSAIADAS.
4.2.4.2 Resistência à tração por compressão diametral
A figura 4.9 apresenta os valores de resistência à tração por compressão
diametral dos concretos produzidos com os agregados selecionados. Cada ponto
corresponde à média dos resultados observados em seis corpos-de-prova provenientes
de duas betonadas em dias diferentes.
ft,sp (MPa)
7
PPGCC/UFPR 2002
97
idade: 28 dias
6
5
4
0,26
0,28
0,31
0,35
a/aglom
Diabásio
Calcário
Granito
FIGURA 4.9 – RELAÇÃO ENTRE A RESISTÊNCIA À TRAÇÃO POR COMPRESSÃO DIAMETRAL E A
RELAÇÃO ÁGUA/AGLOMERANTE PARA A IDADE DE 28 DIAS
4.2.4.3 Módulo de elasticidade
Os valores de módulo de elasticidade dos concretos produzidos com os
agregados selecionados são apresentados na figura 4.10. Os valores representam a
média dos resultados observados em quatro corpos-de-prova retirados de duas
betonadas em dias diferentes.
60
idade: 28 dias
Ec (GPa)
50
40
30
20
0,26
0,28
0,31
0,35
a/aglom
Diabásio
Calcário
Granito
FIGURA 4.10 – RELAÇÃO ENTRE O MÓDULO DE ELASTICIDADE E A RELAÇÃO ÁGUA/AGLOMERANTE
PARA A IDADE DE 28 DIAS.
PPGCC/UFPR 2002
98
5. ANÁLISE DOS RESULTADOS
Neste capítulo é apresentada a análise dos resultados obtidos nos ensaios de
resistência à compressão simples, de tração por compressão diametral e de módulo de
elasticidade dos concretos produzidos com os agregados selecionados. O programa
experimental utilizado para a produção destes concretos está descrito no capítulo 3 e
os resultados dos ensaios encontram-se no capítulo 4.
Os resultados foram analisados do ponto de vista estatístico e técnico,
verificando a influência dos diversos fatores nas propriedades mecânicas dos concretos
estudados. Algumas considerações sobre custos e consumo de material por m³ de
concreto foram também incluídas. Por último, os resultados aqui obtidos foram ainda
comparados com outros resultados encontrados em trabalhos semelhantes na literatura.
A análise estatística foi realizada com a finalidade de garantir a confiabilidade
dos resultados obtidos nos ensaios de compressão axial, tração por compressão diametral
e módulo de elasticidade dos corpos-de-prova referentes aos concretos produzidos com os
agregados selecionados. Para tanto, foram realizadas análises de variância (RIBEIRO e
CATEN, 2001) para cada experimento, com o objetivo de comprovar estatisticamente a
influência dos fatores: idade, relação a/aglom e tipo de agregado, bem como verificar a
existência de alguma possível interação entre estes fatores.
5.1 RESISTÊNCIA À COMPRESSÃO AXIAL
A tabela 5.1 apresenta o resumo dos resultados obtidos para resistência
à compressão axial dos concretos produzidos com os diferentes tipos de agregados
(Tabelas 1 a 3, ANEXO 2), onde cada valor representa a média de seis corpos-deprova ensaiados, provenientes de 2 (duas) betonadas realizadas em dias diferentes
(ver Tabela 4.19).
PPGCC/UFPR 2002
99
TABELA 5.1 – VALORES MÉDIOS DE RESISTÊNCIA À COMPRESSAO DOS CONCRETOS (MPa)
TIPO DE
AGREGADO
RELAÇÃO A/AGLOM
IDADE
(DIAS)
0,26
0,28
0,31
0,35
3
65,8
61,2
55,4
47,9
7
74,2
68,4
64,4
58,7
28
91,8
86,6
80,3
74,8
3
64,1
59,8
52,0
48,6
7
72,5
64,2
63,8
59,0
28
87,6
84,9
75,2
70,9
3
67,4
64,0
60,1
50,6
7
77,2
75,4
70,1
55,0
28
99,2
94,1
83,6
77,7
CALCÁRIO
DIABÁSIO
GRANITO
A análise de variância (RIBEIRO e CATEN, 2001) realizada com base nos
dados de resistência à compressão é apresentada na tabela 5.2.
TABELA 5.2 – ANÁLISE DE VARIÂNCIA (ANOVA) PARA RESISTÊNCIA À COMPRESSÃO AXIAL
FONTE
IDADE (A)
SQ
GDL
MQ
FCALC.
FLIM.
SIGNIFIC.
24472,80
2
12236,40
1419,26
3,05
SIM
AGREGADO (B)
1767,49
2
883,74
102,50
3,05
SIM
A/AGLOM (C)
8066,55
3
2688,85
311,87
2,65
SIM
(AB)
149,36
4
37,34
4,33
2,42
SIM
(AC)
277,48
6
46,25
5,36
2,15
SIM
(BC)
55,792
6
9,30
1,08
2,15
NÃO
(ABC)
175,56
12
14,63
1,70
1,80
NÃO
ERRO
1551,90
180
8,62
TOTAL
36517,00
215
NOTAS: GDL - graus de liberdade; SQ - soma quadrada; MQ = SQ/GDL – média quadrada; FCALC. –
valor calculado de F; FLIM. – valor tabelado da distribuição de Fischer-Snedecor, para nível de
significância 0,05; SIGNIFIC. – efeito significativo.
De acordo com a análise de variância, comprova-se a importância da relação
a/aglom e idade nos resultados de compressão dos concretos, em conformidade com os
PPGCC/UFPR 2002
100
resultados encontrados na literatura.Verifica-se ainda a influência significativa do tipo
de agregado e, em menor escala, o efeito das interações idade x a/aglom e idade x
agregado. A seguir estão representados os gráficos de vários fatores (Figuras 5.1 e
5.2), os quais servirão para complementar as análises estatísticas efetuadas, mostrando
que o efeito das interações é pequeno, já que há um quase paralelismo entre as curvas
100
100
90
90
80
80
fc (MPa)
fc (MPa)
no intervalo estudado.
70
70
60
60
50
50
40
0,25
40
0,27
0,29
0,31
0,33
0,35
0
0,37
5
10
3
7
15
20
25
30
idade (dias)
a/aglom
0,26
28
0,28
0,31
0,35
FIGURA 5.1 – INFLUÊNCIA DA INTERAÇÃO ENTRE A RELAÇÃO A/AGLOM E A IDADE NA RESISTÊNCIA À
COMPRESSÃO.
85
90
80
80
fc (MPa)
fc (MPa)
90
100
70
60
75
70
65
60
50
55
40
0
5
10
15
20
25
30
50
0,25
0,27
0,29
Granito
Calcário
(a)
Diabásio
0,31
0,33
0,35
0,37
a/aglom
idade (dias)
Calc ário
Diabásio
Granito
(b)
FIGURA 5.2 - INFLUÊNCIA DAS INTERAÇÕES ENTRE: (A) AGREGADO E IDADE E (B) AGREGADO E
A/AGLOM NA RESISTÊNCIA A COMPRESSÃO.
Para a interação mostrada no gráfico (a) da figura 5.2, e efetuando-se uma
comparação múltipla de médias para verificar se há diferenças significativas entre as
médias, não foram constatadas diferenças significativas entre os valores de resistência
PPGCC/UFPR 2002
101
à compressão dos concretos produzidos com calcário e diabásio, nas idades de 3 e 7
dias. Somente aos 28 dias, a diferença entre esses agregados passa a ser significativa.
Analisando o gráfico (b) da figura 5.2, nota-se que há uma tendência das
curvas médias de resistência de se aproximarem com o aumento da relação
água/aglomerante, significando que para concretos com menores resistências (relações
a/aglom maiores que 0,35), o tipo de agregado utilizado passa a não ter efeito
significativo na resistência à compressão desses concretos, fato que foi confirmado
através da comparação múltipla de médias. Este resultado é consistente com todos os
estudos efetuados e já indicados anteriormente, pois a menor resistência da argamassa
e da interface passa a ter efeito preponderante, chegando-se próximo dos raciocínios
efetuados geralmente em concretos convencionais.
A seguir, serão apresentados os gráficos e equações obtidas correlacionando
o crescimento da resistência à compressão dos concretos produzidos com cada
agregado, em função da relação a/aglom (Figuras 5.3 a 5.5).
100
Equações para estimativa de fc em função de a/aglom:
fc (MPa)
90
80
p/ 3 dias :
y = -59,896 . Ln(x) - 14,914
R² = 0,9997
p/ 7 dias :
y = -50,205 . Ln(x) + 5,664
R² = 0,9820
p/ 28 dias :
y = -57,110 . Ln(x) - 14,256
R² = 0,9905
70
60
50
40
0,25
0,27
0,29
3 dias
0,31
a/aglom
7 dias
0,33
0,35
0,37
28 dias
FIGURA 5.3 – EVOLUÇÃO DA RESISTÊNCIA À COMPRESSÃO EM FUNÇÃO DA RELAÇÃO A/AGLOM PARA
OS CONCRETOS COM CALCÁRIO.
PPGCC/UFPR 2002
102
100
fc (MPa)
90
80
p/ 3 dias :
y = -53,890 . Ln(x) - 9,0954
R² = 0,9616
p/ 7 dias :
y = -39,775 . Ln(x) + 16,737
R² = 0,8377
p/ 28 dias :
y = -59,991 . Ln(x) - 7,045
R² = 0,9600
70
60
50
40
0,25
0,27
0,29
3 dias
0,31
a/aglom
7 dias
0,33
0,35
0,37
28 dias
OS CONCRETOS COM DIABÁSIO.
100
fc (MPa)
90
80
70
p/ 3 dias :
y = -76,838 . Ln(x) - 4,4936
R² = 0,9830
p/ 7 dias :
y = -39,938 . Ln(x) + 23,790
R² = 0,9880
p/ 28 dias :
y = -55,441 . Ln(x) - 6,5727
R² = 0,9709
60
50
40
0,25
0,27
0,29
3 dias
0,31
a/aglom
7 dias
0,33
0,35
0,37
28 dias
OS CONCRETOS COM GRANITO.
Outro aspecto importante a ser considerado, dentro da tecnologia do
concreto, é o crescimento da resistência à compressão com o tempo. As figuras 5.6 a
5.9 apresentam os resultados deste crescimento nos concretos estudados.
100
PPGCC/UFPR 2002
Relação fc/fc28 em função da idade - calcário
fc (MPa)
90
a/aglom
80
0,35
70
0,31
60
0,28
3 dias
0,64
0,78
0,71
0,80
1,0
0,81
1,0
0,79
1,0
0,72
Média
0,69
28 dias
1,0
0,69
0,26
50
7 dias
0,80
1,00
40
0
5
10
0,26
15
idade
0,28
20
25
0,31
30
0,35
FIGURA 5.6 – EVOLUÇÃO DA RESISTÊNCIA À COMPRESSÃO COM A IDADE - CALCÁRIO.
100
Relação fc/fc28 em função da idade - diabásio
fc (MPa)
90
a/aglom
80
0,35
70
3 dias
0,69
0,83
0,31
0,28
60
0,70
Média
0,85
1,0
0,83
1,0
0,76
1,0
0,73
0,70
28 dias
1,0
0,69
0,26
50
7 dias
0,82
1,00
40
0
5
10
0,26
15
idade
0,28
20
0,31
25
30
0,35
FIGURA 5.7 – EVOLUÇÃO DA RESISTÊNCIA À COMPRESSÃO COM A IDADE - DIABÁSIO
100
Relação fc/fc28 em função da idade - granito
fc (MPa)
90
a/aglom
80
0,35
70
3 dias
0,66
0,31
60
0,28
50
0,26
Média
7 dias
0,85
0,72
0,68
1,0
0,84
1,0
0,78
1,0
0,80
0,68
0,69
1,0
0,82
40
0
5
0,26
10
0,28
15
idade
20
0,31
25
28 dias
30
0,35
FIGURA 5.8 – EVOLUÇÃO DA RESISTÊNCIA À COMPRESSÃO COM A IDADE - GRANITO.
1,00
103
PPGCC/UFPR 2002
104
No que diz respeito à evolução do crescimento da resistência à compressão
referente à de 28 dias, cabe comentar que a relação da resistência à compressão de 3 e
7 dias para os 28 dias, no geral, está muito próxima para todos os concretos, como
pôde ser visto na figura 5.6.
1,2
Relação fc/fc28 em função da idade - geral
fc/fc28
1,0
agregado
0,8
calcário
3 dias
0,69
diabásio
0,6
granito
0,4
GERAL
7 dias
0,80
0,70
0,69
1,0
0,82
0,82
0,69
28 dias
1,0
1,0
0,81
1,00
0,2
0
5
10
15
20
idade (dias)
granito
diabásio
25
30
calcário
FIGURA 5.9 – VARIAÇÃO DA RELAÇÃO FC/FC28, EM FUNÇÃO DA IDADE PARA OS CONCRETOS.
Na tabela 5.4, faz-se uma comparação entre as relações obtidas nos concretos
estudados com as encontradas na bibliografia, para concretos produzidos com cimento
ARI, considerando a idade de 28 dias como sendo 100% da resistência à compressão.
TABELA 5.4
– EVOLUÇÃO DA RESISTÊNCIA À COMPRESSÃO COM A
IDADE DOS CONCRETOS PRODUZIDOS – COMPARAÇÃO
COM A BIBLIOGRAFIA, PARA CIMENTOS ARI.
FONTE
IDADE
3 dias
7 dias
28 dias
CEB-FIP MODEL CODE 1990 (1991)
0,66
0,82
1,0
ACI 209R-92 (2001)
0,59
0,80
1,0
BAEL e BPEL (apud DAL MOLIN, 1995)
0,71
0,87
1,0
DAL MOLIN (1995)
0,63
0,81
1,0
ALVES (2000)
0,76
0,86
1,0
SILVA (2000)
0,71
0,82
1,0
(*)
0,69
0,80
1,0
DIABÁSIO
(*)
0,70
0,82
1,0
GRANITO
(*)
0,69
0,82
1,0
CALCÁRIO
NOTA:
(*)
crescimento médio da resistência dos respectivos concretos.
PPGCC/UFPR 2002
105
De acordo com a Tabela 5.4, verifica-se que os concretos produzidos na
pesquisa apresentaram ganhos de resistência compatíveis e consistentes com os valores
encontrados na bibliografia.
Ainda, em termos de valores absolutos, realizou-se uma comparação entre os
resultados de resistência média obtidos nesta pesquisa e em outras bibliografias,
tomando-se como referência às relações a/aglom x fc28 estimadas por AÏTCIN (2000),
conforme mostra a Tabela 5.5.
TABELA 5.5 – VALORES DE RESISTÊNCIAS MÉDIAS DE COMPRESSÃO AOS 28 DIAS (MPa) EM
FUNÇÃO DA RELAÇÃO A/AGLOM – COMPARAÇÃO ENTRE CONCRETOS
PRODUZIDOS E BIBLIOGRAFIA, COM BASE NOS DADOS DE AÏTCIN (2000)
AÏTCIN
(2000)
DAL MOLIN
(1995)
ALVES
(2000)
(1)
Basalto
Basalto
Calcário
Diabásio
granito
0,37 a 0,35
50 - 60
66,1
56,2
74,8
70,9
77,7
0,32 a 0,31
70 - 75
71,1
69,4
80,3
75,2
83,6
0,29 a 0,28
85 - 90
80,7
74,8
86,6
84,9
94,1
0,26 a 0,25
100 - 110
92,4
76,7
91,8
87,6
99,2
RELAÇÃO
A/AGLOM
EXPERIMENTOS
NOTA: todos os concretos foram produzidos com cimento ARI e adição de sílica ativa.
(1)
os valores de resistência sugeridos não fazem menção ao tipo de agregado utilizado.
Comparando os valores da tabela 5.5 acima, confirma-se a consistência dos
resultados obtidos nos experimentos realizados neste trabalho.
5.2 RESISTÊNCIA À TRAÇÃO POR COMPRESSÃO DIAMETRAL
A tabela 5.6 apresenta o resumo dos resultados obtidos para
tração por compressão diametral aos 28 dias, com os diferentes tipos de
agregado graúdo (Tabelas 4 a 6, ANEXO 2), onde cada valor representa
a média de seis corpos-de-prova ensaiados, provenientes de duas
repetições realizadas em dias diferentes (Tabela 4.19).
PPGCC/UFPR 2002
106
TABELA 5.6 – VALORES DE RESISTÊNCIA A TRAÇÃO POR COMPRESSAO DIAMETRAL (MPa)
RELAÇÃO A/AGLOM
TIPO DE
AGREGADO
IDADE
(DIAS)
0,26
0,28
0,31
0,35
CALCÁRIO
28
6,6
5,6
5,5
5,1
DIABÁSIO
28
6,6
5,7
5,6
5,2
GRANITO
28
6,4
5,5
5,5
5,0
De acordo com a tabela, verifica-se que os valores obtidos são superiores aos
encontrados em concretos convencionais, significando que a resistência à tração nos
concretos de baixa relação a/aglom cresce, embora em menores proporções, com o
aumento da resistência à compressão. Cabe destacar que estes valores se explicam pelo
efeito significativo da incorporação de sílica ativa no aumento da resistência à tração
por compressão diametral, conforme constatado por DAL MOLIN (1995).
Com base nestes dados, realizou-se uma análise de variância (RIBEIRO e
CATEN, 2001) para verificar a influência dos fatores a/aglom e tipo de agregado
graúdo nos ensaios de resistência à tração por compressão diametral, conforme mostra
a tabela 5.7.
TABELA 5.7 – ANÁLISE DE VARIÂNCIA (ANOVA) PARA RESISTÊNCIA À TRAÇÃO
FONTE
A/AGLOM (A)
SQ
GDL
MQ
FCALC.
FLIM.
SIGNIFIC.
20,10
2
10,03
36,65
3,15
SIM
AGREGADO (B)
0,44
3
0,15
0,53
2,76
NÃO
(AB)
0,10
6
0,02
0,06
2,25
NÃO
ERRO
16,42
60
0,27
TOTAL
37,0
71
valor calculado de F; FLIM. – valor tabelado de F para nível de significância 0,05 (distribuição
de Fischer); SIGNIFIC. – efeito significativo.
PPGCC/UFPR 2002
107
Conforme esperado, a análise de variância confirmou o efeito significativo
da relação a/aglom na resistência à tração por compressão diametral, como já havia
sido constatado para a resistência à compressão. Em contrapartida, o tipo de agregado
empregado no concreto não apresentou efeito significativo na resistência à tração,
dentro do intervalo estudado, conforme mostra a figura 5.10.
8
ft,sp (MPa)
7
6
5
4
3
0,26
0,28
0,31
0,35
a/aglom
Calcário
Granito
Diabásio
FIGURA 5.10 – INFLUÊNCIA DA INTERAÇÃO ENTRE A RELAÇÃO A/AGLOM E O TIPO DE AGREGADO NA
RESISTÊNCIA À TRAÇÃO POR COMPRESSÃO DIAMETRAL.
Analisando o gráfico, percebe-se que as curvas de comportamento dos
concretos produzidos com diferentes agregados são muito próximas, não apresentando
diferenças significativas dentro da faixa de relação a/aglom estudada, confirmando os
resultados da análise de variância (Tabela 5.7).
Complementando a análise de variância, aqui também foi efetuada uma
comparação múltipla de médias, a qual mostra que não há diferença significativa entre
os resultados de resistência à tração para as relações a/aglom 0,28, 0,31 e 0,35 para
todos os agregados, mostrando-se significativa apenas a diferença entre os resultados
obtidos para a/aglom 0,26 e os demais.
As equações para estimativa da resistência à tração por compressão diametral
aos 28 dias, para cada tipo de agregado, em função da relação a/aglom, são retiradas
do gráfico a seguir (Figura 5.11).
PPGCC/UFPR 2002
108
8
ft,sp (MPa)
7
6
5
4
3
0,26
0,28
0,31
0,35
a/aglom
Diabásio
Granito
Calcário
FIGURA 5.11 – EVOLUÇÃO DA RESISTÊNCIA À TRAÇÃO POR COMPRESSÃO DIAMETRAL EM FUNÇÃO
DA RELAÇÃO A/AGLOM PARA OS VÁRIOS CONCRETOS.
Embora não tenha sido constatada influência significativa do tipo de
agregado nos resultados de tração, as equações são apresentadas aqui apenas para
efeito ilustrativo. Nesta situação, pode ser adotada uma única equação para representar
os três agregados estudados. Nas equações: y é a resistência ft,sp e x, a relação a/aglom.
- calcário
⇒
y = -4,426.ln(x) + 0,3432
R2 = 0,8016
- diabásio
⇒
y = -4,152.ln(x) + 0,7499
R2 = 0,8215
- granito
⇒
y = -4,074.ln(x) + 0,6697
R2 = 0,8122
- equação (única)
⇒
y = -4,217.ln(x) + 0,5876
R2 = 0,8131
5.2.1 Relação entre a Resistência à Tração (ft,sp) e a Resistência à Compressão (fc)
De acordo com o ACI 363R-92 (2001), enquanto a relação entre
tração/compressão nos concretos convencionais situa-se na faixa de 10%, nos
concretos de resistência elevada, esta relação tende a diminuir, podendo chegar a 5%.
A Tabela 5.8 apresenta as relações obtidas, a partir dos dados experimentais,
entre a resistência à tração por compressão diametral e a resistência à compressão.
PPGCC/UFPR 2002
109
TABELA 5.8 – RELAÇÃO ENTRE RESISTÊNCIA À TRAÇÃO POR COMPRESSAO
DIAMETRAL E RESISTÊNCIA À COMPRESSÃO AXIAL (%) – 28 DIAS
RELAÇÃO ft,sp / fc (%)
TIPO DE
AGREGADO
0,26
0,28
0,31
0,35
CALCÁRIO
7,2
6,5
6,9
6,8
DIABÁSIO
7,5
6,7
7,5
7,3
GRANITO
6,5
5,8
6,6
6,5
MÉDIA
7,1
6,3
7,0
6,9
Nota-se que a relação ft/fc (%), ou seja, a taxa de crescimento da resistência
à tração em função da resistência à compressão dos concretos produzidos, situa-se na
faixa de 6,5 a 7,0%, estando dentro dos limites de referência encontrados na
bibliografia (ACI 363R-92, 2001).
O crescimento da resistência à tração em relação ao crescimento da
resistência à compressão, em valores absolutos, é apresentado na figura 5.12.
9
ft,sp (MPa)
8
7
6
5
4
3
70
75
80
85
90
95
100
fc (MPa)
Diabásio
Calcário
Granito
FIGURA 5.12 – RESISTÊNCIA À TRAÇÃO (fc,sp) X RESISTÊNCIA À COMPRESSÃO (fc) PARA IDADE
DE 28 DIAS.
As curvas foram ajustadas de acordo com o modelo potencial, em
concordância com os modelos propostos na bibliografia. As equações para estimativa
da resistência à tração por compressão diametral em função da resistência à
PPGCC/UFPR 2002
110
compressão, para a idade de 28 dias, são apresentadas a seguir. Da mesma maneira, as
três equações podem ser substituídas por uma única equação, uma vez que não foi
verificada a influência do tipo de agregado na resistência à tração por compressão
diametral. Onde y é a resistência ft,sp e x, a resistência fc28, sendo a equação válida para
a faixa de 70 < fc28 < 100MPa.
- calcário
⇒
y = 0,0396 . x1,1231
R2 = 0,8510
- diabásio
⇒
y = 0,1326 . x0,8619
R2 = 0,7436
- granito
⇒
y = 0,1634 . x0,7884
R2 = 0,7745
- equação (única)
⇒
y = 0,1008 . x0,9106
R2 = 0,7922
Na figura 5.13 observa-se a diferença entre a previsão da resistência à tração
por compressão diametral a partir da resistência à compressão feita por diferentes
equações propostas na bibliografia (ver item 2.7.2) e a equação obtida
experimentalmente.
8
Tachibana
Gomes
NS 3473E
MC90 - CEB
ACI 363R-92
Carrasquillo
Iravani
Dal Molin
Experimental
ft,sp (MPa)
7
6
5
4
y = 0,1008x 0,9106
3
60
70
80
90
100
110
fc28 (MPa)
FIGURA 5.13 – CORRELAÇÃO ENTRE RESISTÊNCIA À TRAÇÃO POR COMPRESSÃO DIAMETRAL E
RESISTÊNCIA À COMPRESSÃO POR DIFERENTES EQUAÇÕES
PPGCC/UFPR 2002
111
Os valores relativamente semelhantes para qualquer agregado poderiam, a
ser confirmado em pesquisas específicas, ser explicados por eventuais fissuras nos
agregados geradas na britagem, por concentrações de tensões geradas pela rugosidade
do agregado, pelos procedimentos de ensaio, dentre várias outras causas possíveis.
5.3 MÓDULO DE ELASTICIDADE
A tabela 5.9 apresenta o resumo dos resultados obtidos para módulo de
elasticidade aos 28 dias com os agregados de mineralogias diferentes (Tabelas 7 a 9,
ANEXO 2), onde cada valor representa a média de quatro corpos-de-prova ensaiados,
provenientes de duas betonadas realizadas em dias diferentes (Tabela 4.19).
TABELA 5.9 – VALORES DE MÓDULO DE ELASTICIDADE SECANTE (GPa)
RELAÇÃO A/AGLOM
TIPO DE
AGREGADO
IDADE
(DIAS)
0,26
0,28
0,31
0,35
CALCÁRIO
28
45,4
43,5
41,2
39,9
DIABÁSIO
28
52,0
49,9
50,0
48,6
GRANITO
28
43,0
40,9
38,5
36,1
Como pode se observar, os módulos de elasticidade dos concretos de alto
desempenho são superiores aos obtidos em concretos convencionais. Os valores
variaram de 36 a 52GPa, estando coerentes com os resultados observados por alguns
pesquisadores, que relatam valores de até 55GPa (ALMEIDA, 1996; SILVA, 2000;
AÏTCIN 2000). Verifica-se, ainda, que grande parte dos resultados está em
conformidade com o intervalo de valores do ACI 363R-92 (2001), que é de 31 a
45GPa, lembrando que os valores dependem do método de ensaio utilizado.
Cabe ressaltar que os valores do módulo de elasticidade secante dos
concretos estudados correspondem à deformação produzida por uma carga de 40% da
ruptura, seguindo os procedimentos da norma brasileira NBR 8522 (1984).
PPGCC/UFPR 2002
112
Com base nos resultados obtidos, foi realizada uma análise de variância
(RIBEIRO e CATEN, 2001) para verificar a influência da relação a/aglom e do tipo de
agregado no módulo de elasticidade dos concretos, conforme mostra a tabela 5.10.
TABELA 5.10 – ANÁLISE DE VARIÂNCIA (ANOVA) PARA MÓDULO DE ELASTICIDADE
FONTE
SQ
GDL
MQ
FCALC.
FLIM.
SIGNIFIC.
A/AGLOM (A)
184,01
3
61,34
15,45
2,87
SIM
AGREGADO (B)
940,70
2
470,35
118,50
3,26
SIM
21,66
6
3,61
0,91
2,36
NÃO
ERRO
142,89
36
3,97
TOTAL
1289,27
47
(AB)
valor calculado de F; FLIM. – valor tabelado de F para nível de significância 0,05 (distribuição
de Fischer); SIGNIFIC. – efeito significativo.
Como esperado, os resultados da análise de variância confirmaram o efeito
significativo da relação a/aglom e do tipo de agregado no módulo de elasticidade do
concreto, em conformidade com os resultados obtidos por DAL MOLIN (1995). A
influência do tipo de agregado graúdo é apresentada na figura 5.14.
60
55
Ec (GPa)
50
45
40
35
30
25
20
0,25
0,27
0,29
0,31
0,33
0,35
0,37
a/aglom
DIABÁSIO
CALCÁRIO
GRANITO
FIGURA 5.14
– INFLUÊNCIA DO TIPO DE AGREGADO NO MÓDULO DE ELASTICIDADE DOS
CONCRETOS.
PPGCC/UFPR 2002
113
60
55
Ec (GPa)
50
45
40
35
30
25
20
0,25
0,27
0,29
0,31
0,33
0,35
0,37
a/aglom
Diabásio
Cálcario
Granito
FIGURA 5.15 – EVOLUÇÃO DO MÓDULO DE ELASTICIDADE EM FUNÇÃO DA RELAÇÃO A/AGLOM PARA
OS VÁRIOS CONCRETOS.
No gráfico da figura 5.15, as curvas foram ajustadas de acordo com o
modelo logarítmico, que apresentou a melhor aproximação com o comportamento real
das curvas. As equações para estimativa do módulo de elasticidade aos 28 dias em
função da relação a/aglom, para cada tipo de agregado, são apresentadas a seguir, onde
y é o módulo secante Ec e x, a relação a/aglom.
- calcário
⇒
y = -18,779.ln(x) + 19,748
R2 = 0,9644
- diabásio
⇒
y = -9,8634.ln(x) + 38,169
R2 = 0,8185
- granito
⇒
y = -23,291.ln(x) + 11,430
R2 = 0,9944
5.3.1 Relação entre o Módulo de Elasticidade (Ec) e a Resistência à Compressão (fc)
Sabe-se que os valores para o módulo de elasticidade do CAD, embora sejam
superiores aos dos concretos convencionais, não crescem na mesma proporção que sua
resistência à compressão. Além disto, nem sempre os concretos de maior resistência são
os que apresentam maior módulo de elasticidade. Tal fato foi verificado nos resultados
obtidos na pesquisa experimental, conforme mostra a figura 5.16.
PPGCC/UFPR 2002
114
70
Ec (GPa)
60
50
40
30
20
70
75
80
85
90
95
100
fc (MPa)
Diabásio
Calcário
Granito
FIGURA 5.16 – MÓDULO DE ELASTICIDADE EC (GPa) X RESISTÊNCIA À COMPRESSÃO fc (MPa)
Isto ocorre devido à importância do tipo de agregado nos resultados de
módulo de elasticidade dos concretos de alto desempenho, conforme constatada na
análise de variância. Observa-se que para uma resistência à compressão, a diferença
entre os concretos produzidos com diabásio e granito é em média 10GPa.
Por esta razão, hoje há um consenso na bibliografia (BAALBAKI et al,
1991; KHAYAT e AÏTCIN, 1993; GOMES et al., 1996; AÏTCIN, 2000), que as
equações que correlacionam simplesmente o módulo de elasticidade com a resistência
à compressão, sem levar em conta o tipo de agregado, não são adequadas para
aplicação em CAD.
Assim, segundo AÏTCIN (2000), a melhor maneira para prever o módulo de
elasticidade de CAD é determinando as correlações a partir de estudos experimentais
com os agregados a serem empregados.
Desta maneira, as curvas apresentadas na figura 5.16 foram ajustadas com o
modelo potencial, que apresentou a melhor aproximação com o comportamento real
das curvas. As equações para estimativa do módulo de elasticidade em função da
resistência à compressão aos 28 dias, para cada tipo de agregado, são apresentadas a
seguir, onde y é o módulo secante Ec e x, a resistência fc28, para a faixa de 70MPa <
fc28 < 100MPa:
PPGCC/UFPR 2002
- calcário
⇒
y = 2522 . x0,64
R2 = 0,9890
- diabásio
⇒
y = 18164 . x0,23
R2 = 0,6914
- granito
⇒
y = 1970 . x0,67
R2 = 0,9878
115
A figura 5.17 apresenta a comparação entre a previsão do módulo de
elasticidade a partir da resistência à compressão feita por diferentes equações
propostas na bibliografia (ver item 2.7.3) e as equações obtidas experimentalmente.
65
Carrasquillo
Iravani
ACI 318
MC90 - CEB
NBR 6118
Calixto
Dal Molin
Gomes
EC2-92
calcário
diabásio
granito
60
Ec (Gpa))
55
50
45
40
35
30
60
70
80
90
100
110
fc28 (MPa)
FIGURA 5.17 – CORRELAÇÃO ENTRE O MÓDULO DE ELASTICIDADE E A RESISTÊNCIA À COMPRESSÃO
POR DIFERENTES EQUAÇÕES
Conforme a figura 5.17, verifica-se que a previsão com base nas correlações
apenas entre o módulo de elasticidade e a resistência à compressão não conseguem
abranger os efeitos do tipo de agregado empregado. O próprio ACI 363R-92 (2001)
alerta que os desvios dos valores estimados a partir das equações empíricas são
altamente dependentes das características dos agregados graúdos.
Ainda, confirma-se que a norma NBR 6118 (1978) superestima os valores de
módulo quando empregada em concretos de alta resistência, em concordância com os
resultados de vários pesquisadores, entre eles GOMES et al. (1996).
PPGCC/UFPR 2002
116
5.4 COMPARAÇÃO COM A BIBLIOGRAFIA
As tabelas a seguir (Tabelas 5.11 e 5.12) mostram uma análise comparativa
entre os dados experimentais apresentados nesta pesquisa e os resultados obtidos por
outros pesquisadores. O objetivo desta análise é verificar se os resultados obtidos para os
concretos produzidos com os materiais da região apresentam consistência com os
resultados de estudos semelhantes em outras regiões do país.
TABELA 5.11 – COMPARAÇÃO ENTRE OS RESULTADOS EXPERIMENTAIS DE CAD OBTIDOS
NA PESQUISA E POR OUTROS PESQUISADORES – CONCRETOS CONTENDO
CIMENTO ARI, A/AGLOM 0,28 E SÍLICA ATIVA, AGREGADOS DIFERENTES
DAL MOLIN
(1995)
ALVES
(2000)
Basalto
Basalto
Calcário
Diabásio
Granito
3
50,8
54,8
61,2
59,8
64,0
7
63,5
60,1
68,4
64,2
75,4
28
80,7
74,8
86,6
84,9
94,1
ft,sp (MPa)
28
6,4
5,7
5,6
5,7
5,5
Ec (Gpa)
28
36,8
-
43,5
49,9
40,9
ENSAIO
fc (MPa)
IDADE
(DIAS)
RESULTADOS EXPERIMENTAIS
NOTA: DAL MOLIN (1995) e ALVES (2000) utilizaram adição de 10% de sílica ativa; os concretos dos
resultados experimentais contêm 8% de sílica ativa como substituição à massa de cimento.
Analisando a tabela 5.11 pode-se observar que todos os concretos produzidos
na pesquisa experimental, no geral, apresentaram desempenho ligeiramente superior
quanto à resistência à compressão e módulo de elasticidade. Desta forma, conclui-se
que os resultados aqui obtidos se apresentaram consistentes e em concordância com o
que se têm obtido em um dos mais reconhecidos núcleos de pesquisa em CAD no país.
A explicação para a consistência dos resultados deve-se à busca pela
otimização dos traços e dosagens com os materiais locais, com base nos fundamentos
contidos no trabalho de DAL MOLIN (1995) e na experiência prática sobre a
aplicação dos métodos de dosagem para CAD desenvolvida por ALVES (2000).
TABELA 5.12
TIPO DE
AGREGADO
–
PPGCC/UFPR 2002
117
COMPARAÇÃO ENTRE OS RESULTADOS EXPERIMENTAIS DE CAD OBTIDOS NA
PESQUISA E OS OBTIDOS POR PEREIRA NETO (1995) – CONCRETOS COM CIMENTO
ARI, A/AGLOM 0,28, SÍLICA ATIVA E AGREGADOS DE MESMA MINERALOGIA
PEREIRA NETO (1995)
RESULTADOS EXPERIMENTAIS
fc
(MPa)
ft,sp
(MPa)
ft,sp/fc
(%)
Ec
(GPa)
fc
(MPa)
ft,sp
(MPa)
ft,sp/fc
(%)
Ec
(GPa)
CALCÁRIO
79,86
5,9
7,4
38,9
86,6
5,6
6,5
43,5
DIABÁSIO
93,63
6,5
6,9
37,5
84,9
5,7
6,7
49,9
GRANITO
86,32
5,0
5,8
33,2
94,1
5,5
5,8
40,9
NOTA: PEREIRA NETO (1995) utilizou materiais da região de São Paulo (SP); nos resultados experimentais
foram utilizados materiais da região de Curitiba (PR).
Comparando os valores da tabela 5.12, observa-se que os concretos
produzidos com agregados de mesma mineralogia não apresentaram o mesmo
desempenho em cada propriedade ensaiada. Estes resultados levam à conclusão que
além da mineralogia é preciso investigar a qualidade do agregado, pois podem existir
diferenças significativas entre agregados de mesma mineralogia mas de procedências
diferentes. No geral, os resultados experimentais apresentaram-se coerentes e
compatíveis com os obtidos na bibliografia citada.
Por fim, como este trabalho investigou os agregados mais freqüentemente
utilizados e que se mostram adequados à utilização de CAD, pesquisas devem
continuar para o mapeamento da capacidade dos demais agregados para execução de
CAD, de modo a fornecer um panorama mais amplo às futuras aplicações da técnica.
5.5 CONSUMO DE MATERIAIS POR M³ DE CONCRETO
A seguir serão feitas algumas considerações sobre o consumo de materiais e
o custo dos concretos produzidos na pesquisa experimental.
Primeiramente, cabe lembrar que todos os concretos foram produzidos com
consumos similares de materiais, uma vez que a quantidade de agregado graúdo (em
massa) foi mantida constante para os concretos com mesma relação a/aglom e as
pequenas variações no traço são decorrentes das diferenças entre as massas específicas
PPGCC/UFPR 2002
118
dos agregados. Desta forma, optou-se por realizar a comparação de custos apenas com
os concretos produzidos com granito, uma vez que apresentaram as maiores
resistências.
Esta análise estará focada no custo básico dos materiais, pois se considera
que o processo de fabricação do CAD em central de concreto não agrega valores
substancialmente maiores que o concreto convencional a longo prazo, já que são
necessários apenas pequenos ajustes de silos e na mistura. Pela necessidade de rigor no
controle e cura, há possivelmente acréscimos de custo provavelmente pouco
significativos, que deverão ser objeto de pesquisa específica. Para efeito de
fornecimento de uma primeira aproximação, visando contribuir à comunidade técnica
local com subsídios para início da absorção das vantagens da técnica do CAD, uma
análise comparativa baseada no custo dos materiais é uma ferramenta útil e
complementar aos estudos de parâmetros mecânicos.
A tabela 5.13 apresenta o consumo de material por m³ de concreto para os
quatro traços produzidos com granito.
TABELA 5.13 – CONSUMO DE MATERIAL POR M³ DE CONCRETO, EM KG
TRAÇO
A/AGLOM
CONSUMO DE MATERIAIS (KG)
fc
(MPa)
CIMENTO
SÍLICA(1)
AREIA
BRITA
ÁGUA
ADITIVO
1:5,2
0,35
77,7
362
31
839
1053
138
12,38
1:4,5
0,31
83,6
409
35
796
1055
137
13,92
1:4,0
0,28
94,1
455
39
745
1059
138
15,71
1:3,6
0,26
99,2
486
42
722
1052
137
19,52
NOTA: (1) nos concretos foi utilizada sílica ativa em substituição a 8% da massa de cimento.
O consumo de cimento por m³ de concreto variou de 362 kg/m³ a 486 kg/m³,
para resistências entre 77,7MPa e 99,2MPa. Este consumo máximo de 486 kg/m³ está
dentro dos padrões recomendados para concretos de alto desempenho, tanto do ponto
de vista técnico quanto econômico. Ainda, as resistências médias obtidas para cada
traço foram maiores que os níveis de resistência estimados inicialmente (Tabela 4.1).
PPGCC/UFPR 2002
119
A figura 5.18 mostra o consumo de cimento para os diversos traços de
concreto produzidos com granito.
550
cimento (kg/m³)
500
486
455
450
409
400
362
350
300
250
0,25
0,27
0,29
0,31
0,33
0,35
0,37
a/aglom
FIGURA 5.18 – CONSUMO DE CIMENTO POR M³ DOS DIVERSOS TRAÇOS COM GRANITO
Cabe ressaltar que a otimização das dosagens levou à produção de concretos
com resistência medida em corpo-de-prova de 102,7MPa e média de 99,2MPa, com
consumo máximo de apenas 486 kg/m³ de cimento e 31 kg/m³ de sílica ativa, abaixo
do patamar de 500 kg/m³. Isto contribui significativamente para a diminuição dos
problemas de ordem técnica, como fissuras de retração hidráulica e de calor de
hidratação, bem como na economia alcançada pela redução do custo do concreto, uma
vez que o cimento tem uma parcela expressiva no valor final do m³ do material. A
figura 5.19 mostra a relação resistência x consumo de cimento para estes concretos.
PPGCC/UFPR 2002
120
550
486
cimento (kg/m³)
500
455
450
409
400
362
350
300
250
70
75
80
85
90
95
100
105
fc (MPa)
FIGURA 5.19
– RELAÇÃO ENTRE A RESISTÊNCIA E O CONSUMO DE CIMENTO PARA OS
CONCRETOS COM GRANITO.
Para a composição dos custos destes concretos (Tabela 5.14), serão
considerados os seguintes valores (com base nos preços, posto em obra, em R$
referentes a setembro de 2002 – com o dólar cotado em R$ 3,80 reais ):
Cimento CPV-ARI
⇒
R$ 0,34 / kg
Sílica ativa
⇒
R$ 1,13 / kg
Areia
⇒
R$ 19,00 / m³
Brita
⇒
R$ 18,00 / m³
Aditivo SP
⇒
R$ 4,00 / kg
TABELA 5.14 – COMPOSIÇÃO DE CUSTOS DOS MATERIAIS PARA
OS CONCRETOS COM GRANITO
TRAÇO
A/AGLOM
fc (MPa)
CUSTO R$/M³
1:5,2
0,35
77,7
226,25
1:4,5
0,31
83,6
251,62
1:4,0
0,28
94,1
277,39
1:3,6
0,26
99,2
304,26
NOTA: a sílica ativa foi usada em substituição a 8% da massa de cimento.
PPGCC/UFPR 2002
121
Nas figuras a seguir (Figura 5.20 e 5.21) são apresentados os gráficos de custo
do m³ dos concretos em função das resistências obtidas e a relação custo/benefício
expressa em R$/MPa, para os concretos de alto desempenho produzidos na pesquisa em
comparação com concretos convencionais fornecidos no mercado.
400,00
350,00
304,26
R$ / m³
300,00
277,39
251,62
250,00
226,25
200,00
155,27
150,00
126,42
100,00
26,6
36,6
77,7
83,6
94,1
99,2
fc (MPa)
FIGURA 5.20 – CUSTO DO M³ DOS CONCRETOS CAD E CCV (R$/M³)
8,0
7,0
R$ / MPa
6,0
5,0
4,75
4,24
4,0
3,0
2,91
3,01
2,95
3,07
77,7
83,6
94,1
99,2
2,0
1,0
0,0
26,6
36,6
fc (MPa)
FIGURA 5.21 – RELAÇÃO CUSTO/BENEFÍCIO DOS CAD X CCV (R$/MPa)
Os dois concretos apresentados na figura 5.20 (fc 26,6MPa e 36,6MPa),
correspondem a fck 20MPa e 30MPa, com custo de R$126,42 e R$155,27
respectivamente. Cabe ressaltar que estes dados foram obtidos junto à concreteira,
referentes apenas aos custos das matérias primas para a composição dos mesmos.
PPGCC/UFPR 2002
122
Percebe-se, então, que a relação custo/benefício destes concretos (4,75
R$/MPa e 4,24 R$/MPa) é maior que os apresentados pelos concretos de alto
desempenho, cujos valores estão na ordem de 3,00 R$/MPa, tornando-se atraentes do
ponto de vista econômico.
Por exemplo, comparando-se os dois concretos, de 26,6MPa e 77,7MPa,
nota-se que o aumento no custo do m³ do CAD é da ordem de 79% em relação ao
primeiro, entretanto o CAD é 2,5 vezes mais resistente e apresenta um custo/benefício
63% menor que o do concreto convencional.
Conclui-se que, embora o custo unitário do m³ do CAD seja mais caro, o
volume total a ser utilizado pode ser bem menor, considerando-se as vantagens
devidas a maior resistência (e menor custo/benefício), como a redução no tamanho dos
elementos estruturais, principalmente as seções transversais dos pilares, que
juntamente com a possibilidade de maiores vãos gerando áreas úteis maiores com
conseqüentes vantagens econômico-comerciais e funcionais. A outra conseqüência
desta diminuição de volume de concreto é a natural redução dos esforços nas
fundações, permitindo economia nas soluções. Sob um ponto de vista subjetivo, devese lembrar que os ganhos de resistência permitem maior criatividade às soluções
estruturais, gerando condições para que arquitetos, engenheiros de estruturas e
fundações criem alternativas funcionais e estéticas novas, além de permitir a
oportunidade de serem empregados sistemas construtivos mais rápidos. E por fim, não
apenas pela elevação da resistência, mas principalmente pelo aumento de durabilidade,
o CAD se mostra o material mais apropriado para garantir uma maior vida útil às
estruturas.
PPGCC/UFPR 2002
123
6. CONSIDERAÇÕES FINAIS
Este trabalho teve como objetivo principal produzir concretos de alto
desempenho com os agregados graúdos comumente empregados na Região
Metropolitana de Curitiba, na forma em que se encontram disponíveis no mercado.
Para isto, foram estudadas algumas propriedades mecânicas destes concretos:
resistência à compressão axial, resistência à tração por compressão diametral e módulo
de elasticidade, com maior ênfase na primeira, por se tratar de uma propriedade
fundamental do concreto a partir da qual as demais podem ser correlacionadas.
Procurou-se, ainda, avaliar o potencial dos agregados graúdos selecionados,
quanto ao desempenho na resistência à compressão do CAD, bem como investigar a
influência da mineralogia desses materiais nas propriedades mecânicas do CAD.
Com base nos resultados obtidos neste trabalho, procurou-se estabelecer
correlações entre as propriedades mecânicas estudas, com o objetivo de fornecer aos
engenheiros e projetistas subsídios para o cálculo e produção de CAD em futuras
obras na Região Metropolitana de Curitiba.
As conclusões apresentadas a seguir, embora não devam ser tomadas de
maneira absoluta, pois se referem apenas aos dados obtidos dos concretos produzidos
com os agregados investigados neste trabalho, servem como base um melhor
conhecimento do comportamento dos CAD produzidos com os materiais regionais.
PPGCC/UFPR 2002
124
6.1 CONCLUSÕES
Considerando as condições de ensaio, a metodologia utilizada, os resultados
obtidos nos ensaios mecânicos e os dados das análises estatísticas, pode-se chegar às
seguintes conclusões:
•
É possível produzir concretos de alto desempenho com os materiais locais de
Curitiba, utilizando-os da maneira em que são fornecidos, sem a necessidade
de promover alterações em suas características iniciais.
•
Os três agregados graúdos investigados (calcário, diabásio e granito)
mostraram-se adequados para produção de concretos de alto desempenho
com resistências na faixa de 85 MPa.
•
O melhor desempenho foi obtido com o granito (Dmáx = 25mm), atingindo
resistências da ordem de 100 MPa; sendo, portanto, o agregado recomendado
para uso em concretos de alto desempenho.
•
O método de dosagem mostrou-se adequado e de fácil aplicação para
produção de CAD, possibilitando a otimização das dosagens em função de
menores consumos de cimento, conforme constatado por ALVES (2000).
•
O consumo de cimento variou de 362 a 486 kg por m³, para resistências
médias no intervalo de 70 a 100 MPa, estando abaixo do limite de 500 kg/m³
recomendado pela bibliografia.
•
Quanto à influência dos agregados nas propriedades mecânicas do CAD, foi
comprovado estatisticamente que o tipo de agregado exerce influência
significativa tanto na resistência à compressão como no módulo de
elasticidade. Entretanto, não foi comprovada a influência dos agregados na
resistência a tração por compressão diametral.
•
Quanto à resistência à compressão, cabe destacar que não foram constatadas
diferenças significativas entre os concretos com calcário e diabásio para baixas
idades. Somente a partir dos 28 dias a diferença passa a ser significativa.
•
PPGCC/UFPR 2002
125
Foi comprovado estatisticamente, que para relações a/aglom < 0,35, o tipo de
agregado passa a não ter efeito significativo na resistência à compressão,
indo de acordo com os raciocínios já estabelecidos para concreto
convencional.
•
A evolução do crescimento da resistência apresentou comportamento muito
próximo para os três agregados. A relação fc/fc28 foi em média 0,69 (3 dias)
e 0,81 (7 dias).
•
Quanto à resistência à tração por compressão diametral, estatisticamente não
há diferença significativa entre os resultados obtidos com os diferentes
agregados para relações a/aglom > 0,26.
•
A relação ft,sp/fc para a idade de 28 dias manteve-se na faixa de 6,5 a 7,0%,
dentro dos limites encontrados na bibliografia.
•
Quanto ao módulo de elasticidade dos concretos estudados, estes
apresentaram valores superiores aos comumente obtidos em concretos
convencionais, da ordem de 36 a 52 GPa, comprovando a grande influência
do tipo de agregado nesta propriedade.
•
Constatou-se que o concreto produzido com granito apresentou as maiores
resistências à compressão e, entretanto, os menores valores de módulo de
elasticidade. A situação inversa foi verificada com o diabásio (menor
resistência à compressão e maior módulo de elasticidade).
•
Confirma-se, portanto, que o uso de equações para cálculo do Ec a partir de
fc não é apropriado para estimativa do módulo de elasticidade no CAD,
sendo recomendada a determinação do seu valor através de ensaio, em
concordância com os resultados obtidos por outros pesquisadores.
•
Em resumo, os resultados obtidos nos ensaios desta pesquisa apresentaram-se
compatíveis e consistentes com os valores encontrados na bibliografia.
•
Por fim, com relação a custos, embora o custo unitário do m³ do CAD seja
mais caro que do concreto convencional, o volume total a ser utilizado pode
PPGCC/UFPR 2002
126
ser bem menor, considerando-se sua maior resistência e menor relação
custo/benefício (R$/MPa), com conseqüentes vantagens econômicocomerciais e funcionais.
6.2 SUGESTÕES PARA FUTURAS PESQUISAS
•
Investigar as propriedades relacionadas à durabilidade, principalmente
quanto à reação álcali-agregado, ataque por sulfatos, penetração de íons
cloretos e carbonatação, para os concretos de alto desempenho produzidos
com os mesmos materiais.
•
Produzir concretos com outros tipos de agregados graúdos, disponíveis na
região de Curitiba, de forma a mapear a capacidade dos agregados locais para
utilização em CAD, fornecendo um panorama mais amplo às futuras
aplicações.
•
Estudar o emprego de aditivos superplastificantes à base de polímeros e/ou o
uso combinado de um aditivo plastificante e um superplastificante no CAD,
de modo a verificar a viabilidade técnica e econômica destas soluções,
comparando com os resultados obtidos nos concretos produzidos.
•
Estudar a influência da granulometria dos agregados graúdos nas
propriedades do CAD, para as relações água/aglomerante aqui utilizadas,
verificando-se principalmente a resistência máxima desses concretos em
função da alteração na dimensão máxima dos agregados em comparação com
os resultados aqui encontrados.
•
Estudar a aplicação de outros métodos de dosagem para CAD, empregandose os mesmos materiais, e comparar com o método de dosagem utilizado na
pesquisa.
PPGCC/UFPR 2002
127
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PPGCC/UFPR 2002
137
ANEXOS
• ANEXO 1 – Estudos preliminares de compatibilidade cimento-aditivo
para escolha do superplastificante de melhor desempenho.
• ANEXO 2 – Resultados dos Ensaios.
• ANEXO 3 – Análise Petrográfica das Rochas.
PPGCC/UFPR 2002
ANEXO 1
ESTUDOS PRELIMINARES DE COMPATIBILIDADE CIMENTO-ADITIVO PARA
ESCOLHA DO SUPERPLASTIFICANTE DE MELHOR DESEMPENHO.
TABELA 1A - CARACTERIZAÇÃO DOS ADITIVOS SUPERPLASTIFICANTES
ADITIVOS
BASE
QUÍMICA
PH
DENSIDADE
(kg/dm3)
TEOR DE
SÓLIDOS (%)
Aditivo A
Naftaleno
8,6
1,19
38
Aditivo B
Naftaleno
9,3
1,22
41
Aditivo C
Melanina
8,0
1,13
22
Aditivo D
Naftaleno
7,7
1,21
38
Ensaio de mini-slump - KANTRO
Ensaio de mini-slump - KANTRO
Relação a/c = 0,28; cimento CP-V ARI
Relação a/c = 0,35; CP-V ARI; 8% sil.
teores de aditivo: 1,0% - 1,5% - 2,0%
1% de sólidos em relação massa cimento
180
170
Área de Espalhamento (cm²)
250
200
150
100
50
0
10 min
30 min
60 min
160
150
140
130
120
110
100
90
80
90 min
10 min
30 min
Intervalo (min)
Aditivo A
Aditivo B
Aditivo D
A - 1%
A - 1,5%
A - 2%
Ensaio de Marsh
5 min
30 min
60 min
60
50
40
30
20
10
0
0,6
60 min
90 min
Intervalo (min)
Aditivo C
Escoamento (s)
Área de Espalhamento (cm²)
300
0,8
1,0
1,2
Teor de Aditivo A (% )
1,5
2,0
C - 1%
C - 1,5%
C - 2%
138
PPGCC/UFPR 2002
139
ANEXO 2
RESULTADOS DOS ENSAIOS
TABELA 1 – Resultados de Compressão Axial – Calcário - Parâmetros Estatísticos
IDADE
(DIAS)
3d
0,26
0,28
0,31
0,35
TCS
RCS
TCS
RCS
TCS
RCS
TCS
RCS
69,8
64,6
63,8
59,6
49,0
56,4
45,5
50,2
67,8
63,5
58,9
60,4
56,3
57,5
44,7
49,0
65,3
64,0
60,2
64,0
57,9
55,2
48,4
49,3
Média (MPa)
65,8
61,2
55,4
47,9
DP (MPa)
2,5
2,2
3,3
2,2
CV (%)
3,7
3,6
5,9
4,6
7d
72,1
76,6
64,8
67,8
62,2
67,2
58,7
54,3
75,1
71,9
68,3
71,1
57,3
66,3
61,6
57,6
76,7
72,9
69,6
68,8
66,1
67,1
60,3
59,9
Média (MPa)
74,2
68,4
64,4
58,7
DP (MPa)
2,2
2,1
3,9
2,6
CV (%)
3,0
3,1
6,1
4,4
28d
89,2
96,4
87,0
88,7
79,2
83,4
76,0
76,4
87,6
95,7
79,8
84,4
82,2
79,0
73,9
75,3
87,6
94,3
87,9
91,6
76,2
81,7
74,5
72,7
Média (MPa)
91,8
86,6
80,3
74,8
DP (MPa)
4,1
4,1
2,6
1,4
CV (%)
4,5
4,7
3,3
1,8
PPGCC/UFPR 2002
140
TABELA 2 – Resultados de Compressão Axial – Diabásio - Parâmetros Estatísticos
IDADE
(DIAS)
3d
0,26
0,28
0,31
0,35
TDS
RDS
TDS
RDS
TDS
RDS
TDS
RDS
61,0
66,1
57,5
60,6
51,3
55,8
50,3
48,7
64,5
64,9
58,5
59,2
47,0
53,2
47,5
47,1
64,0
64,1
61,1
61,8
50,2
54,6
48,1
50,0
Média (MPa)
64,1
59,8
52,0
48,6
DP (MPa)
1,7
1,7
3,2
1,3
CV (%)
2,7
2,8
6,2
2,7
7d
67,0
73,0
57,3
68,9
62,2
66,3
60,3
57,2
72,6
71,5
67,1
61,6
62,4
65,9
57,9
61,5
75,4
75,5
61,6
68,9
60,7
65,5
61,3
55,7
Média (MPa)
72,5
64,2
63,8
59,0
DP (MPa)
3,1
4,8
2,4
2,4
CV (%)
4,3
7,4
3,7
4,1
28d
89,3
91,6
81,9
86,2
71,9
79,8
71,0
66,1
79,6
90,6
83,7
87,6
71,3
78,7
68,5
73,6
81,8
92,8
81,7
88,3
70,7
78,5
72,5
73,5
Média (MPa)
87,6
84,9
75,2
70,9
DP (MPa)
5,5
2,9
4,3
3,0
CV (%)
6,3
3,4
5,7
4,2
PPGCC/UFPR 2002
141
TABELA 3 – Resultados de Compressão Axial – Granito - Parâmetros Estatísticos
IDADE
(DIAS)
3d
0,26
0,28
0,31
0,35
TGS
RGS
TGS
RGS
TGS
RGS
TGS
RGS
65,3
69,7
58,5
65,2
60,4
61,5
50,0
50,9
66,8
68,2
66,3
66,3
55,5
62,6
51,3
49,4
67,5
66,8
62,0
65,6
56,6
63,7
50,1
51,8
Média (MPa)
67,4
64,0
60,1
50,6
DP (MPa)
1,5
3,1
3,3
0,9
CV (%)
2,2
4,9
5,5
1,8
7d
77,1
74,0
75,9
76,7
71,5
71,3
64,5
66,1
79,2
74,6
69,3
78,3
67,9
70,2
64,8
68,3
78,3
80,0
76,2
75,8
68,7
70,9
64,4
66,8
Média (MPa)
77,2
75,4
70,1
65,8
DP (MPa)
2,5
3,1
1,5
1,6
CV (%)
3,2
4,1
2,1
2,4
28d
97,5
100,7
92,0
97,0
79,7
86,5
74,1
80,9
97,4
102,7
97,4
96,4
81,4
85,9
79,6
81,0
96,7
99,9
87,0
94,9
83,0
84,8
76,8
74,0
Média (MPa)
99,2
94,1
83,6
77,7
DP (MPa)
2,3
4,0
2,7
3,2
CV (%)
2,4
4,2
3,2
4,2
PPGCC/UFPR 2002
142
TABELA 4 – Resultados de Tração por Compressão Diametral – Calcário - Parâmetros Estatísticos
IDADE
(DIAS)
28d
0,26
0,28
0,31
0,35
TCS
RCS
TCS
RCS
TCS
RCS
TCS
RCS
7,0
6,7
5,8
5,5
5,9
6,2
5,6
5,0
7,0
6,6
6,5
5,6
5,2
5,7
5,6
5,2
5,9
6,6
5,7
4,5
5,0
5,2
5,0
4,4
Média (MPa)
6,6
5,6
5,5
5,1
DP (MPa)
0,4
0,6
0,5
0,5
CV (%)
6,1
11,5
8,5
8,8
TABELA 5 – Resultados de Tração por Compressão Diametral – Diabásio - Parâmetros Estatísticos
IDADE
(DIAS)
28d
0,26
0,28
0,31
0,35
TDS
RDS
TDS
RDS
TDS
RDS
TDS
RDS
7,5
6,5
6,0
6,1
5,9
5,2
6,1
5,2
7,0
6,1
6,0
6,0
5,7
5,4
6,3
4,5
6,6
6,1
4,5
5,7
5,6
5,5
5,2
3,9
Média (MPa)
6,6
5,7
5,6
5,2
DP (MPa)
0,5
0,6
0,2
0,9
CV (%)
8,2
10,7
4,4
17,6
TABELA 6 – Resultados de Tração por Compressão Diametral – Granito - Parâmetros Estatísticos
IDADE
(DIAS)
28d
0,26
0,28
0,31
0,35
TGS
RGS
TGS
RGS
TGS
RGS
TGS
RGS
6,1
6,6
5,2
6,2
5,6
5,9
5,3
5,2
6,6
6,6
5,6
5,8
5,3
5,6
5,7
4,5
6,0
6,5
5,4
5,0
4,9
5,5
5,1
4,1
Média (MPa)
6,4
5,5
5,5
5,0
DP (MPa)
0,3
0,4
0,3
0,6
CV (%)
4,3
7,8
6,2
11,7
PPGCC/UFPR 2002
143
TABELA 7 – Resultados de Módulo de Elasticidade – Calcário - Parâmetros Estatísticos
IDADE
(DIAS)
28d
0,26
0,28
0,31
0,35
TCS
RCS
TCS
RCS
TCS
RCS
TCS
RCS
47,1
44,1
45,6
41,2
42,1
39,4
41,0
39,2
48,1
42,3
43,4
43,8
44,5
38,6
40,4
38,8
Média (GPa)
45,4
43,5
41,9
39,9
DP (GPa)
2,7
1,8
2,7
1,0
CV (%)
5,9
4,2
6,5
2,6
TABELA 8 – Resultados de Módulo de Elasticidade – Diabásio - Parâmetros Estatísticos
IDADE
(DIAS)
28d
0,26
0,28
0,31
0,35
TDS
RDS
TDS
RDS
TDS
RDS
TDS
RDS
52,7
50,1
50,6
47,6
51,3
47,6
48,0
47,2
53,5
51,7
51,7
49,6
52,3
48,6
50,8
48,4
Média (GPa)
52,5
49,9
50,0
48,6
DP (GPa)
1,5
1,7
2,2
1,0
CV (%)
2,8
3,5
4,4
2,6
TABELA 9 – Resultados de Módulo de Elasticidade – Granito - Parâmetros Estatísticos
IDADE
(DIAS)
28d
0,26
0,28
0,31
0,35
TGS
RGS
TGS
RGS
TGS
RGS
TGS
RGS
44,9
40,9
41,5
41,2
38,4
37,4
36,5
35,6
46,6
39,7
38,7
42,2
40,6
37,6
34,7
37,4
Média (GPa)
43,0
40,9
38,5
36,1
DP (GPa)
3,3
1,5
1,5
1,2
CV (%)
7,6
3,7
3,8
3,2
PPGCC/UFPR 2002
144
ANEXO 3
ANÁLISE PETROGRÁFICA DAS ROCHAS
AMOSTRA 1:
Características Macroscópicas: Rocha de coloração cinza-médio,
melanocrática, de granulação fina a média, com cristais inequigranulares, formada
essencialmente por feldspatos. A estrutura da rocha é maciça com presença de
minerais entre maiores com até 4,0 mm em meio a uma matriz equigranular, com
tamanho médio de 0,5 mm.
Características Microscópicas: rocha de textura faberítica inequigranular de
estrutura maciça, isótropa, sem orientação mineralógica. Estado microfissural
incipiente a inexistente, não se observando qualquer fraturamento na amostra. Grau de
alteração baixo ou inexistente.
Mineralogia: microclínio (35%), clorita (5%), plagioclásio-andesina (20%),
biotita (3%), hornblenda (15%), quartzo (10%), piroxênio-augita (3%), óxidos de
ferro, zircão e apatita (traços).
Classificação: Rocha ígnea plutônica, formada pela cristalização do magma
em profundidade. Segundo classificação, trata-se de um quartzo monzonito, vendido
comercialmente como granito, devido às propriedades semelhantes de seus compostos
mineralógicos.
Análise das imagens: predomínio de minerais félsicos (cinzas) sobre
minerais máficos (coloridos).
(a)
(b)
FIGURA 1C - Imagem micrográfica com falsa cor – (a) luz normal ; (b) luz polarizada
FONTE: Departamento de Geologia – Setor de Ciências da Terra - UFPR
PPGCC/UFPR 2002
145
AMOSTRA 2:
Características Macroscópicas: Rocha de coloração cinza-escuro,
melanocrática, de granulação fina (< 0,8 mm), formada essencialemente por
plagioclásios ripiformes milimétricos e piroxênios anédricos. A estrutura da rocha é
maciça com presença subordinada de pequenas manchas de coloração preta.
Características Microscópicas: rocha de textura subofítica, de estrutura
maciça, isótropa, sem orientação mineralógica. Estado microfissural incipiente,
caracterizado principalmente por fraturas ou microfissuras nos cristais de piroxênio
e/ou plagioclásio. Grau de alteração moderado, com argilização dos cristais de
piroxênio. O estágio de alteração atingiu também os plagioclásios.
Mineralogia: labradorita (45%), óxidos de ferro (10%), augita (35%), opacos
(5%), zeólitas, clorita e argilo-minerais (traços).
Classificação: Rocha ígnea vulcânica de composição básica formada pela
cristalização do magma na superfície ou muito próximo à superfície. Segundo
classificação, trata-se de um basalto ou micrograbo (dependendo da forma em que a
rocha está ocorrendo), podendo ser denominada também de diabásio (como é
conhecido comercialmente na região).
Análise das imagens: os cristais de labradorita em meio a matriz constituída
por cristais menores de labradorita, augita e opacos (óxidos de ferro).
(a)
(b)
PPGCC/UFPR 2002
146
AMOSTRA 3:
Características Macroscópicas: Rocha de coloração cinza-claro, com
granulação entre 0,1 e 0,4 mm, com cristais equigranulares, finos e estrutura maciça,
homogênea e monomineralógica.
Características Microscópicas: rocha de textura granoblástica, de estrutura
maciça, isótropa, sem orientação mineralógica. Estado microfissural com importante
fraturamento caracterizado Poe estar intergranular, possuir diferentes direções e serem
preenchidos (selados) por carbonato. Grau de alteração baixo a inexistente.
Mineralogia: carbonatos - calcita e dolomita (98%). Devendo haver
predomínio de dolomita sobre calcita, uma vez que não ocorre efervescência sob
ataque de HCl a frio.
Classificação: Rocha metamórfica de composição essencialmente cálcica,
produto de metamorfismo de baixo grau sobre rochas calcárias. Segundo classificação,
trata-se de mármore dolomítico ou metadolomito, podendo ser denominado calcário
dolomítico (como é conhecido comercialmente na região).
Análise das imagens: as imagens mostram a relação existente entre os grãos
de carbonatos.
(a)
(b)

Estudo comparativo de métodos de dosagem para concretos de alta

Transcrição

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