agregado miudo
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UNIVERSIDADE ESTADUAL DE FEIRA DE SANTANA DEPARTAMENTO DE TECNOLOGIA
GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA CIVIL
PAULO BENJAMIM MORAIS MARTINS
INFLUÊNCIA DA GRANULOMETRIA AGREGADO MIÚDO NA TRABALHABILIDADE DO CONCRETO
Feira de Santana 2008
ii
PAULO BENJAMIM MORAIS MARTINS
INFLUÊNCIA DA GRANULOMETRIA DO AGREGADO MIÚDO NA TRABALHABILIDADE DO CONCRETO
Esta monografia é a avaliação do trabalho de conclusão de curso realizado pela disciplina Projeto Final II do curso de Engenharia Civil da Universidade Estadual de Feira de Santana, outorgada pelo Departamento de Tecnologia e ministrada pela professora e coordenadora Eufrosina de Azevedo Cerqueira.
Orientador: Prof. Mestre em Estruturas Elvio Antonino Guimarães
Feira de Santana 2008
iii
PAULO BENJAMIM MORAIS MARTINS
INFLUÊNCIA DA GRANULOMETRIA DO AGREGADO MIÚDO NA TRABALHABILIDADE DO CONCRETO
A presente monografia foi analisada e aprovada pelos membros em destaque, no intuito da aprovação do graduando no trabalho de conclusão de curso realizado pela disciplina de Projeto Final II do curso de Engenharia Civil da Universidade Estadual de Feira de Santana, outorgada pelo Departamento de Tecnologia.
Feira de Santana , 08 de setembro de 2008.
Prof. Mestre em Estruturas Elvio Antonino Guimarães Universidade Estadual de Feira de Santana
Prof. Mestre Antônio Freitas da Silva Filho Universidade Estadual de Feira de Santana
Prof. Especialista Sérgio Tranzillo França Universidade Estadual de Feira de Santana
iv
Dedico este trabalho à Deus,
a toda minha família em especial, meus pais Paulo e Ana, meu
irmão Léo e minha noiva Nívea.
v
AGRADECIMENTOS
Primeiramente a Deus; A minha família, em especial meus pais Paulo e Ana e meu irmão Léo, pelo apoio incondicional; A minha noiva Nívea pelo seu companheirismo e pela sua paciência; Aos meus amigos e colegas, em especial: Marcus, Valdeque, Roberto, Leonardo, Eduardo e Karine por contribuir direta ou indiretamente na realização deste trabalho; Ao Professor Élvio pelas orientações e conhecimento transmitido; A toda equipe do Labotec pela ajuda e auxílio na realização do programa experimental.
vi
SUMÁRIO
LISTA DE FIGURAS ix
LISTA DE TABELAS x
LISTA DE ABREVIATURAS E SÍMBOLOS xi
RESUMO xii
ABSTRACT xiii
1 - INTRODUÇÃO 1
1.1 - JUSTIFICATIVA E ABRANGÊNCIA DO TEMA 3
1.2 - OBJETIVOS 3
1.2.1 - Objetivo geral 3
1.2.2 - Objetivos específicos 4
1.3 - ESTRUTURAÇÃO DO TRABALHO 4
1.4 - METODOLOGIA 5
2 - REVISÃO BIBLOGRÁFICA 7
2.1 - CONCRETO DE CIMENTO PORTLAND 7
2.2 - AGREGADOS 9
2.2.1 - Propriedades dos Agregados 11
2.2.1.1 - Massa especifica e peso unitário 11
2.2.1.2 - Absorção e Umidade Superficial 12
2.2.1.3 - Composição Granulométrica 13
2.2.1.4 - Forma e textura 15
2.2.1.5 - Resistência a compressão e módulo de elasticidade 16
2.2.1.6 - Substâncias Deletérias 16
2.2.1.7 - Estabilidade Dimensional 17
2.3 - CONCRETO FRESCO 19
2.3.1 - Propriedades 20
2.4 - TRABALHABILIDADE DO CONCRETO FRESCO 20
2.4.1 - Medidas de Trabalhabilidade 22
2.4.1.1 - Plasticidade 22
2.4.1.2 - Tensão de Cisalhamento 23
2.4.1.3 - Viscosidade 24
vii 2.4.1.4 - Consistência 25
2.4.2 - Fatores que influenciam a trabalhabilidade do concreto 25
2.4.2.1 - Teor de água/mistura seca 25
2.4.2.2 - Propriedade dos agregados 26
2.4.2.3 - Aditivos 29
2.4.2.4 - Tempo e temperatura 31
2.4.2.5 - Tipo de mistura 32
2.4.3 - Ensaios para a determinação da trabalhabilidade do concreto 32
2.4.3.1 - Ensaio de abatimento do tronco de cone 32
2.4.3.2 - Ensaio Vebê 35
2.4.3.3 - Ensaio da Penetração de Bola 35
2.4.3.4 - Fator de compactação 36
3 - PROGRAMA EXPERIMENTAL: MATERIAIS E MÉTODOS 37
3.1 - COLETA DAS AMOSTRAS DAS AREIAS 37
3.1.1 - Local da amostragem 37
3.1.2 - Número de coletas 38
3.1.3 - Armazenamento das amostras 38
3.2 - CARACTERIZAÇÃO GRANULOMÉTRICA DOS AGREGADOS
MIÚDOS. 38
3.2.1 - Aparelhagem utilizada 39
3.2.1.1 - Peneiras utilizadas 39
3.2.2 - Preparação da amostra para ensaio 40
3.2.3 - Execução do ensaio 41
3.2.4 - Quantidade de areia avaliada 43
3.2.5 - Metodologia empregada 43
3.3 - ENSAIO DO ABATIMENTO DO TRONCO DE CONE 44
3.3.1 - Caracterização dos materiais 44
3.3.1.1 - Agregado 44
3.3.1.2 - Material aglomerante 45
3.3.1.3 - Traço utilizado 47
3.3.2 - Produção do concreto 47
3.3.2.1 - Pesagem do material 47
3.3.2.2 - Mistura dos materiais 48
3.3.3 - Realização do ensaio 49
viii 3.3.3.1 - Aparelhagem 49
3.3.3.2 - Procedimento de execução 49
3.4 - RESISTÊNCIA A COMPRESSÃO SIMPLES 50
3.4.1 - Moldagem e cura dos corpos de prova 50
3.4.1.1 - Aparelhagem 51
3.4.1.2 - Procedimento de moldagem 51
3.4.1.3 - Processo de cura 53
3.4.2 - Ensaio de compressão axial 53
3.4.2.1 - Aparelhagem 53
3.4.2.2 - Procedimento 54
4 - APRESENTAÇÃO E DISCUSSÃO DOS RESULTADOS
EXPERIMENTAIS 57
4.1 - ESTUDO PRELIMINAR – ANÁLISE DA GRANULOMETRIA DAS
AREIAS 57
4.2 - AVALIAÇÃO DO ABATIMENTO DO TRONCO DE CONE 72
4.3 - AVALIAÇÃO DA RESISTÊNCIA À COMPRESSÃO 73
5 - CONSIDERAÇÕES FINAIS 75
5.1 - CONCLUSÕES 75
5.2 - RECOMENDAÇÕES PARA TRABALHOS FUTUROS 76
REFERÊNCIAS 77
ix
LISTA DE FIGURAS
Figura 1 - Etapas do programa experimental 6
Figura 2 - Agregados miúdos (VOTORAN, 2007) 9
Figura 3 - Agregados graúdos (VOTORAN, 2007) 10
Figura 4 - Influência da relação água/cimento e do teor de agregado
(ANDRADE, 1997 apud STURMER, 2007) 18
Figura 5 - Esquema ilustrativo do experimento de Newton para a
determinação da viscosidade de fluidos (NAVARRO, 1997) 24
Figura 6 - Molde padrão para o ensaio de abatimento do tronco de cone
(SOLOTEST, 2007) 33
Figura 7 - Ensaio do abatimento do tronco de cone 34
Figura 8 - Aparelho para ensaio do Vebê (SOLOTEST, 2007) 35
Figura 9 - Aparelho para o ensaio da bola de Kelly (SOLOTEST, 2007) 36
Figura 10 - Peneiras utilizadas no ensaio granulométrico 40
Figura 11 - Quarteador utilizado no ensaio 43
Figura 12 - Betoneira utilizada nos ensaios 48
Figura 13 - Moldes cilíndricos dos corpos-de-prova 51
Figura 14 - Máquina utilizada para a compressão axial 54
Figura 15 - Etapas do capeamento dos corpos-de-prova 55
Figura 16 - Etapas do ensaio de compressão axial 56
Figura 17 - Curva granulométrica da Areia A 62
Figura 18 - Curva granulométrica da Areia B 63
Figura 19 - Curva granulométrica da Areia C 64
Figura 20 - Curva granulométrica da Areia D 65
Figura 21 - Curva granulométrica da Areia E 66
Figura 22 - Curva granulométrica da Areia F 67
Figura 23 - Comparativo entre as areias analisadas 68
Figura 24 - Distribuição granulométrica das areias em relação aos limites
granulométricos da faixa utilizável da NBR 7211/ 2005. 70
Figura 25 - Distribuição granulométrica das areias em relação aos limites
granulométricos da faixa ótima da NBR 7211/ 2005. 71
x
LISTA DE TABELAS
Tabela 1 - Peneiras das séries normal e intermediária (NBR 7211, 2005) 14
Tabela 2 - Características dos aditivos (ABCP, 2007) 30
Tabela 3 - Peneiras utilizadas na caracterização granulométrica 39
Tabela 4 - Massa Mínima por amostra de ensaio (NBR NM 248, 2003) 41
Tabela 5 - Dados da granulometria do agregado graúdo utilizado 45
Tabela 6 - Resultados do ensaio de finura 47
Tabela 7 - Massa dos materiais utilizados 48
Tabela 8 - Número de camadas para moldagem dos corpos-de-prova (NBR
5738, 2003) 52
Tabela 9 - Dados da granulometria da Areia A 58
Tabela 10 - Dados da granulometria da Areia B 58
Tabela 11 - Dados da granulometria da Areia C 59
Tabela 12 - Dados da granulometria da Areia D 59
Tabela 13 - Dados da granulometria da Areia E 60
Tabela 14 - Dados da granulometria da Areia F 60
Tabela 15 - Grandezas utilizadas na composição granulométrica 61
Tabela 16 - Classificação das faixas dos agregados miúdos segundo o
módulo de finura (NBR 7211, 1983) 61
Tabela 17 - Limites granulométricos de agregado miúdo (NBR 7211, 1983)
62
Tabela 18 - Teor de material dos agregados miúdos passante pelas peneiras
300 µm e 0,075mm 68
Tabela 19 - Limites da distribuição granulométrica do agregado miúdo (NBR
7211, 2005) 69
Tabela 20 - Resultados do abatimento para as dosagens feitas com as areias
C, E e F conforme Tabela 7 72
Tabela 21 - Resultados da resistência a compressão aos 28 dias para as
dosagens feitas com as areias C, E e F conforme Tabela 7 74
xi
LISTA DE ABREVIATURAS E SÍMBOLOS
A% Teor de água/materiais secos
a/c Relação água/cimento
A Areia A
ABNT Associação Brasileira de Normas Técnicas
ASTM American Society for Testing and Materials
B Areia B
C Areia C
Dmáx Diâmetro máximo do agregado
D Areia D
E Areia E
fck Resistência a compressão aos 28 dias
F Areia F
MF Módulo de Finura
M1 Massa da amostra 1
M2 Massa da amostra 2
NBR Norma Brasileira
NM Norma Mercosul
UEFS Universidade Estadual de Feira de Santana
τo Limite de cisalhamento
xii
RESUMO
Para se obter um concreto endurecido de boa qualidade, é necessário que ele
seja tratado cuidadosamente na fase plástica, uma vez que as deficiências
geradas nesta fase resultarão em prejuízos para o concreto endurecido,
comprometendo a sua durabilidade. Tem-se então a trabalhabilidade como
uma propriedade significativa do concreto fresco, indicando a facilidade com
que o concreto pode ser lançado e adensado sem segregação. A obtenção de
um concreto com trabalhabilidade adequada, ao contrário do que se imagina,
não depende unicamente da quantidade de água utilizada ou aditivo, mas
também da seleção e proporção adequada dos materiais. Dentre os ensaios
que indicam a trabalhabilidade, o abatimento do tronco de cone é o mais
utilizado, por fornecer uma metodologia simples, de forma a controlar a
uniformidade da produção do concreto determinando a fluidez e a consistência.
Desta forma realizou-se um estudo com o objetivo de analisar a influência das
propriedades do agregado miúdo na trabalhabilidade o concreto. As areias,
provenientes da cidade de Feira de Santana e regiões circunvizinhas, foram
analisadas granulometricamente, buscando identificar diferenças em suas
curvas granulométricas, módulos de finura e teor de finos. Com cada areia
selecionada foi produzido três concretos, mantendo constantes todos os outros
elementos constituintes inclusive a relação água/cimento, onde foi determinado
o abatimento pelo ensaio do abatimento do tronco de cone e posteriormente, a
resistência à compressão. Os testes mostraram que, à medida que se utilizava
agregados com baixo teor de finos foi-se obtendo abatimentos menores. Os
resultados do trabalho permitiram concluir que para os componentes estudados
quanto menor o teor de finos do agregado, para um mesmo traço, menor
abatimento terá o concreto.
Palavras chave: agregado miúdo, concreto fresco, trabalhabilidade
xiii
ABSTRACT
A hardened concrete with good quality can be obtained using a careful
treatment in the plastic phase. The imperfections formed in that phase provides
damages in the hardened concrete and it can influence its durability. Workabilty
is an important property in fresh concrete because this property shows the
facility of casting and vibration without segregation. A concrete with suitable
workability depends not only of the water content or additive, but also of the
right selection and proportion of the materials. Slump test is the experimental
study more applied to measure the workability because this test has a sample
procedure and it is possible to control the production uniformity of concrete
determining the fluency and consistence. A study was carried out aiming at
analyzing the effect of fine aggregates properties on concrete workability. The
sands were from Feira de Santana and adjacent regions. The granulometry
were studied with the goal to identify the differences in granulometric curves,
module of fineness and fine content. It was made three kinds of concrete with
the selected sands. The quantity of other materials was the same, including the
water/cement ratio. The slump was determined with the slump test and, later,
the compressive strength test was made. According to the results and for those
studied materials, the low content of fine aggregates provides a little slump of
concrete using the same mixture composition.
Key-words: fine aggregates, fresh concrete, workability.
1
1 - INTRODUÇÃO
A trabalhabilidade do concreto fresco determina a facilidade com a qual um concreto
pode ser manipulado sem segregação. De todas as formas, um concreto que seja
difícil de lançar e adensar não só aumentará o custo de manipulação como também
terá resistência, durabilidade e aparência, inadequadas. De forma similar, misturas
com elevada segregação e exsudação, são mais difíceis e mais caras na hora do
acabamento e fornecerão concreto menos durável. Portanto trabalhabilidade pode
afetar tanto o custo quanto à qualidade do concreto (MEHTA & MONTEIRO, 1994).
A trabalhabilidade de um concreto fresco pode ser influenciada por diversos fatores,
como as características do cimento e dos agregados presentes na mistura, a
presença de qualquer adição química e mineral, a sinergia entre os vários materiais
constituintes etc. Assim, diversos fatores devem ser considerados e a situação é
posteriormente complicada pelo fato de que existem interações entre eles, isto é, os
fatores não são independentes um dos outros em seus efeitos (CASTRO &
LIBORIO, 2003).
A consistência do concreto, uma importante medida da trabalhabilidade, está
suscetível a influência de determinados fatores, e é através desses fatores que a
trabalhabilidade é controlada, tais como: quantidade de água, teor de cimento,
granulometria dos agregados e outras características físicas, aditivos e outros
fatores que afetam a perda de abatimento. Fixando o teor de água e outras
proporções da mistura, determina-se a trabalhabilidade pelo tamanho máximo do
agregado, sua granulometria, forma e textura. Quanto maior a relação água/cimento,
mais fina será a granulometria necessária para uma maior trabalhabilidade. O
tamanho das partículas dos agregados, em especial, dos agregados miúdos,
influenciam de forma efetiva na obtenção de uma determinada consistência do
concreto (NEVILLE, 1997).
Uma miríade de procedimentos de ensaios para determinar a trabalhabilidade tem
sido desenvolvida para pesquisa, dosagem e uso de campo. A grande maioria
2
desses métodos nunca tem encontrado qualquer uso além de um ou dois estudos
iniciais. Com a exceção do extensamente usado ensaio de abatimento do tronco de
cone, os poucos métodos que têm sido estudados extensivamente, geralmente não
têm ganhado aceitação no meio. Até mesmo com o aumento em conhecimento da
reologia do concreto, este ensaio permanece sendo, predominantemente, o método
de ensaio usado para avaliar a trabalhabilidade (KOEHLER et al., 2003).
A obtenção de um concreto com trabalhabilidade adequada, ao contrário do que se
imagina, não depende unicamente da quantidade de água utilizada. Nem sempre o
acréscimo de água na mistura leva a uma maior trabalhabilidade, podendo, muitas
vezes, levar à exsudação, à segregação, ou simplesmente, a um aumento do
abatimento. A trabalhabilidade depende de uma seleção e proporção adequada dos
materiais e muitas vezes do uso de adições e aditivos. Os teores de pasta, de
argamassa e de agregados, em função da trabalhabilidade desejada, devem ser
compatibilizados. Isto se consegue mediante o conhecimento das características de
cada componente e de seu proporcionamento correto na mistura.
O foco de medida da trabalhabilidade mudou muitas vezes durante os anos. Quando
o ensaio de abatimento do tronco de cone foi desenvolvido no princípio do século
XX, os pesquisadores em concreto estavam começando a reconhecer a importância
do teor de água na previsão da resistência do concreto. O ensaio de abatimento do
tronco de cone dá uma indicação do teor de água, e assim a resistência do concreto
endurecido. A possibilidade de se melhorar resistência do concreto controlando
consistência representou um novo avanço para a indústria do concreto. O ensaio de
abatimento do tronco de cone foi adotado rapidamente devido a sua simplicidade.
Rapidamente, a indústria do concreto percebeu a incapacidade do ensaio de
abatimento do tronco de cone para representar completamente a trabalhabilidade e,
após de vários anos da introdução desse ensaio foram feitas várias tentativas para
desenvolver ensaios melhores e mais completos (POWERS, 1968). Embora tenham
sido desenvolvidos numerosos métodos de ensaio desde os anos vinte, desde que
os pesquisadores estabeleceram o concreto como um fluido de Bingham, surgiu a
avaliação da reologia do concreto fundamentada nas curvas de fluxo em termos de
tensão de cisalhamento e taxa cisalhamento (TATTERSALL & BANFILL, 1983).
3
1.1 - JUSTIFICATIVA E ABRANGÊNCIA DO TEMA
Muitos são os intervenientes que afetam a qualidade do concreto de cimento
Portland. O estudo do concreto no seu estado fresco é de vital importância para a
garantia das suas propriedades no estado endurecido.
O esforço necessário para se manipular uma quantidade de concreto fresco com
uma perda mínima de homogeneidade é determinado por uma propriedade de suma
importância: a trabalhabilidade. É muito clara a sua importância, pois uma mistura
que não pode ser lançada nem adensada com um mínimo de energia, não
apresentará resistência, durabilidade e relação de custo-benefício, adequados.
Dentre os diversos fatores que afetam a trabalhabilidade é necessário compreender
e registrar a partir de ensaios laboratoriais, a influência dos agregados, mais
precisamente dos agregados miúdos, os quais podem atuar ativamente na
consistência do concreto.
Portanto, apesar de não ser uma medida que abranja todos os aspectos da
trabalhabilidade, o ensaio de Abatimento do Tronco de Cone é bastante usado, além
de ser um ensaio de fácil execução, apresentando uma satisfatória medida da
consistência de um concreto. Essa metodologia é bem aceita na construção civil,
sendo bastante utilizada no controle da uniformidade da produção de concretos.
1.2 - OBJETIVOS
1.2.1 - Objetivo geral
Identificar a influência das características granulométricas do agregado miúdo na
trabalhabilidade do concreto fresco.
4
1.2.2 - Objetivos específicos
Avaliar a influência da distribuição granulométrica dos agregados miúdos na
trabalhabilidade.
Analisar a influência do teor de finos dos agregados miúdo na trabalhabilidade.
Avaliar a trabalhabilidade do concreto fresco através dos resultados do ensaio de
abatimento do tronco de cone.
Verificar o enquadramento dos agregados miúdos utilizados no ensaio e extraídos
em Feira de Santana e regiões circunvizinhas, nos padrões das Normas Brasileiras
e seus efeitos na trabalhabilidade.
1.3 - ESTRUTURAÇÃO DO TRABALHO
Para atingir os objetivos propostos, este trabalho encontra-se estruturado em cinco
capítulos, sendo o presente capítulo o primeiro deles, que possui caráter introdutório
onde estão inseridos a importância do tema e seus objetivos.
No segundo capítulo, faz-se uma abordagem dos principais aspectos, tais como:
uma breve introdução do concreto de cimento Portland, das características e
propriedades dos agregados, das propriedades do concreto fresco e dos fatores que
influenciam e os ensaios que determinam a trabalhabilidade do concreto fresco.
O programa experimental está descrito no capítulo três, onde se apresenta as
variáveis e condições fixas estudadas, a caracterização dos materiais e as
metodologias empregadas para a determinação da trabalhabilidade.
5
O quarto capítulo apresenta os resultados obtidos no programa experimental e suas
discussões. Neste capítulo analisa-se a influência dos agregados miúdos para a
determinação da trabalhabilidade do concreto.
No quinto e último capítulo, são apresentadas as conclusões finais do estudo em
questão como também são sugeridos alguns temas para estudos futuros.
1.4 - METODOLOGIA
A metodologia adotada para o desenvolvimento deste trabalho seguirá as seguintes
etapas:
• Revisão bibliográfica dos assuntos pertinentes e relacionado ao tema;
• Comparativo entre algumas areias encontradas em Feira de Santana e
regiões circunvizinhas, com granulometrias diferentes, a fim de se verificar em
laboratórios suas principais características, tais como: composição
granulométrica, módulo de finura e teor de finos.
• Verificar a influência das propriedades do agregado miúdo na trabalhabilidade
do concreto, a partir do ensaio de abatimento do tronco de cone.
As etapas a serem seguidas no programa experimental podem ser representadas na
Figura 1.
6
Figura 1 - Etapas do programa experimental
7
2 - REVISÃO BIBLOGRÁFICA
2.1 - CONCRETO DE CIMENTO PORTLAND
Cimento na acepção da palavra pode ser considerado todo material com
propriedades adesivas e coesivas capaz de unir fragmentos de minerais entre si de
modo a formar um todo compacto. Já no campo da construção, o significado do
termo “cimento” se restringe aos materiais ligantes usados com pedra, areia, tijolos,
blocos etc. Os constituintes principais deste tipo de cimento são os calcários, de
modo que na engenharia civil e na construção se pensa em cimento calcário. Os
cimentos que interessam no preparo do concreto têm a propriedade de endurecer
mesmo dentro da água, devido às reações químicas com esse elemento, e,
portanto, são denominados cimentos hidráulicos (NEVILLE, 1997).
A utilização do cimento é bem antiga, sendo utilizado pelos egípcios a partir do
gesso impuro calcinado. Os gregos e romanos considerados responsáveis pela
fabricação do primeiro concreto da história, utilizaram calcário calcinado e
aprenderam posteriormente, a misturar cal e água, areia e pedra fragmentada, tijolos
ou telhas em cacos. Os romanos produziam um tipo de concreto com cinza
vulcânica (pozolana natural) e cal que permitia a moldagem e a soldagem de peças
formadas por grandes blocos de pedra. Segundo NEVILLE (1997), a sílica ativa e a
alumina das cinzas reagiam com a cal produzindo o que hoje é chamado de cimento
pozolânica.
O engenheiro John Smeaton, por volta de 1756, procurava um aglomerante que
endurecesse mesmo em presença de água, de modo a facilitar o trabalho de
reconstrução do farol de Edystone, na Inglaterra. Em suas tentativas, verificou que
uma mistura calcinada de calcário e argila tornava-se, depois de seca, tão resistente
quanto as pedras utilizadas nas construções. Coube a John Aspdin, em 1824,
patentear a descoberta, batizando-a de cimento Portland, numa referência à
Portlandstone, tipo de pedra arenosa muito usada em construções na região de
8
Portland, Inglaterra. No pedido de patente constava que o calcário era moído com
argila, em meio úmido, até se transformar-se em pó impalpável. A água era
evaporada pela exposição ao sol ou por irradiação de calor através de cano com
vapor. Os blocos da mistura seca eram calcinados em fornos e depois moídos bem
finos.
O processo de fabricação do cimento portland consiste essencialmente em moer a
matéria- prima, misturá-las intimamente nas proporções adequadas e queimar essa
mistura num grande forno rotativo até uma temperatura de 1450 ºC. Nessa
temperatura, o material sofre uma fusão incipiente formando pelotas, conhecidas
como clínquer. O clínquer é resfriado e moído até um pó bem fino com a adição de
um pouco de gesso, resultando o cimento Portland comercial largamente usado em
todo Brasil (NEVILLE, 1997).
Concreto de Cimento Portland é o material resultante da mistura, em determinadas
proporções, de um aglomerante - cimento Portland - com um agregado miúdo -
geralmente areia lavada -, um agregado graúdo - geralmente brita - e água. Pode-se
ainda, se necessário, usar aditivos. É constituído principalmente de material calcário,
como rocha calcária ou gesso, e alumina e sílica, encontrados como argilas ou xisto.
Concreto é uma mistura homogênea de cimento Portland com água e agregados,
que depois de endurecida adquire estabilidade e resistência. Pode incorporar outros
componentes, na busca da melhoria de qualidades específicas. A produção de um
concreto que atenda adequadamente a todas as características necessárias só é
possível quando se utilizam materiais componentes de qualidade. O
proporcionamento entre eles e os processos de mistura, transporte, lançamento e
cura também são fundamentais.
Atualmente, a proporção em que o concreto é usado é muito diferente do que o era
há 30 anos. Estima-se que o atual consumo mundial de concreto é da ordem de 5,5
bilhões de toneladas por ano. Apesar de não ser tão resistente nem tão tenaz
quanto o aço, é o material mais largamente usado na engenharia. O concreto possui
excelente resistência à água, ao contrário da madeira e do aço comum, possuindo
9
uma ótima capacidade de resistir à água, sem deterioração séria, sendo um material
ideal para estruturas destinadas a controlar, estocar e transportar água.
2.2 - AGREGADOS
Segundo a definição da NBR 7225/1993, agregado é o material natural, de
propriedades adequadas ou obtido por fragmentação artificial de pedra, de dimensão
nominal máxima inferior a 100mm e de dimensão nominal mínima igual ou superior a
0,075mm. Inclui, portanto, agregado graúdo e agregado miúdo.
A NBR 7211/2005 fixa as características exigíveis na recepção e produção de
agregados, miúdos e graúdos, de origem natural, encontrados fragmentados ou
resultantes da britagem de rochas. Dessa forma, define agregado miúdo (Figura 2)
como os agregados cujos grãos passam pela peneira com abertura de malha de
4,75 mm e ficam retidos na peneira com abertura de malha de 150 µm. Define ainda
agregado graúdo (Figura 3) os agregados cujos grãos passam por uma peneira de
malha quadrada com abertura nominal de 152 mm e ficam retidos na peneira de
4,75 mm.
Figura 2 - Agregados miúdos (VOTORAN, 2007).
10
Figura 3 - Agregados graúdos (VOTORAN, 2007).
Como pelo menos três quartas partes do volume do concreto são ocupadas pelos
agregados, não surpreende que a sua qualidade seja de considerável importância. O
agregado não só pode influenciar a resistência do concreto, pois agregados com
propriedades indesejáveis podem não apenas produzir um concreto pouco
resistente, mas também podem comprometer a durabilidade e o desempenho
estrutural do concreto (NEVILLE, 1997).
Agregado é todo material granular, sem forma e volume definidos, geralmente inerte
de dimensões e propriedades adequadas para a engenharia. Os agregados
conjuntamente com os aglomerados, especificamente o cimento, formam o principal
material de construção; o concreto. Eles desempenham um importante papel nas
argamassas e concretos, quer do ponto de vista econômico, quer do ponto de vista
técnico, e exercem influência benéfica sobre algumas características importantes,
como: retração, aumento da resistência ao desgaste, etc., sem prejudicar a
resistência aos esforços mecânicos, pois os agregados de boa qualidade têm
resistência superior à da pasta do aglomerante (PETRUCCI, 1982).
A influência do agregado na resistência do concreto geralmente não é levada em
conta. Ela não é normalmente um fator determinante na resistência do concreto
porque, à exceção dos agregados leves, a partícula do agregado é várias vezes
mais resistente que a matriz e a zona de transição. Existem, contudo, outras
características do agregado além da resistência, tais como o tamanho, forma e
textura da superfície, granulometria (distribuição granulométrica e mineralógica), que
reconhecidamente influem na resistência do concreto em vários níveis (MEHTA &
MONTEIRO, 1994).
11
A areia utilizada como agregado deve satisfazer aos requisitos estabelecidos pelas
normas técnicas, como a resistência aos esforços mecânicos, o conteúdo máximo
de substâncias nocivas, tais como torrões de argila, matérias carbonosas, material
pulverulento e impurezas orgânicas. Outras características de qualidade devem ser
investigadas em caso de areias de jazidas pouco conhecidas, como a resistência
aos sulfatos de sódio e magnésio e a reatividade potencial, que se refere as reações
de interação entre os álcalis do cimento e o agregado. Aspectos importantes a
serem considerados são o módulo de finura, a área específica, a forma dos grãos e
a composição granulométrica (HANAI, 1992 apud ARMANGE, 2005).
2.2.1 - Propriedades dos Agregados
2.2.1.1 - Massa especifica e massa unitária.
Para o material sob a forma de agregado miúdo deve-se levar em consideração o
conceito de duas espécies de massa específica: a massa específica real e a massa
específica aparente. A massa específica real dos grãos é a massa da unidade de
volume, excluindo deste os vazios permeáveis e os vazios entre os grãos; sua
determinação é feita através do picnômetro, da balança hidrostática e frasco de
Chapman. Já a massa específica aparente é o peso da unidade de volume, incluindo
neste os vazios, permeáveis ou impermeáveis, contidos nos grãos (PETRUCCI,
1982).
O conhecimento da massa unitária do agregado é de grande importância, pois é por
meio dela que se fazem as transformações dos traços em peso para volumes e vice-
versa, bem como é um dado interessante para o cálculo do consumo do material
empregado por m³ de concreto. Portanto, é o massa de certo volume de agregado,
incluindo o vazio entre os grãos (BAUER, 1995).
12
2.2.1.2 - Absorção e Umidade Superficial
Os agregados podem apresentar vários estados de umidade. Quando todos os
poros permeáveis estão preenchidos e não há um filme de água na superfície, o
agregado é dito estar na condição saturada superfície seca (SSS); quando o
agregado está saturado e também há umidade livre na superfície, o agregado está
na condição úmida ou saturada (MEHTA & MONTEIRO, 1994).
Portanto, a absorção pode ser entendida como o aumento da massa do agregado,
devido ao preenchimento dos seus poros por água, e a umidade superficial como a
quantidade de água em excesso, além da requerida para a condição saturada
superfície seca.
O conhecimento do teor de umidade é de extraordinária importância no estudo dos
agregados miúdos. Como os agregados miúdos são entregues em obra mais ou
menos úmidos, isto obriga a determinações periódicas de seu teor de umidade, para
corrigir a quantidade de água que deverá ser empregada na confecção das
argamassas e concretos, levando em conta á água carregada pelo agregado, bem
como o reajuste das quantidades do material, quer medido em peso, quer medido
em volume, sendo neste caso a medida influenciada pelo fenômeno do inchamento
(PETRUCCI, 1982).
A presença de umidade no agregado necessita de correção das proporções reais da
mistura: a massa de água adicionada à mistura deve ser diminuída da umidade livre
do agregado e a massa do agregado úmido deve ser aumentada de igual
quantidade. No caso da areia, existe um segundo efeito da presença da umidade: o
inchamento. É o aumento de volume de uma dada massa de areia devido às
películas de água deslocando as partículas tendendo a separá-las. Embora não
altere a quantificação dos materiais em massa, na quantificação em volume, o
inchamento resulta uma menor massa de areia ocupando o mesmo volume em uma
caixa de medida (padiola). Por essa razão a mistura se apresenta com falta de
agregado miúdo, aparentemente com excesso de pedra, e o concreto pode tender a
segregação. Também fica reduzido o volume do concreto (NEVILLE, 1997).
13
O coeficiente de inchamento serve para medir o inchamento sofrido por uma massa
de agregado. Esse coeficiente é dado pela relação entre o volume final úmido e o
volume inicial seco. A umidade crítica é aquela a partir da qual o coeficiente de
inchamento é considerado constante (HELENE & TERZIAN, 1992).
2.2.1.3 - Composição Granulométrica
Composição granulométrica é a distribuição das partículas dos materiais granulares
entre várias dimensões, e é usualmente expressa em termos de porcentagens
acumuladas maiores ou menores do que cada uma das aberturas de uma série de
peneiras, ou de porcentagens entre certos intervalos de abertura das peneiras
(MEHTA & MONTEIRO, 1994).
A composição granulométrica, isto é, a proporção relativa expressa em forma de
porcentagem (%) em que se encontram os grãos de certos agregados, tem
importante influência sobre a qualidade dos concretos, agindo na compacidade e
resistência (HELENE & TERZIAN, 1992).
Segundo a NBR 7211/2005, a dimensão máxima característica do agregado é a
grandeza associada à distribuição granulométrica do agregado, correspondente à
abertura de malha quadrada, em milímetros, da peneira listada na Tabela 1, à qual
corresponde uma porcentagem retida acumulada igual ou imediatamente inferior a
5% em massa.
A dimensão máxima do agregado é, convenientemente, designada pela dimensão
da abertura da peneira, na qual ficam retidos 15 por cento ou menos das partículas
do agregado. Em geral, quanto maior a dimensão máxima do agregado, menor será
a área superficial por unidade de volume, que tem de ser coberta pela pasta de
cimento, para uma dada relação água/cimento (MEHTA & MONTEIRO, 1994).
A NBR 7211/2005 ainda traz a definição do módulo de finura como a soma das
porcentagens retidas acumuladas em massa de um agregado, nas peneiras da série
14
normal, dividida por 100. As peneiras tanto da série normal quanto da intermediária
são identificadas na Tabela 1.
Tabela 1 - Peneiras das séries normal e intermediária (NBR 7211, 2005)
Série Normal Série Intermediária
75 mm -
- 64 mm
- 50 mm
37,5 mm -
- 32 mm
- 25 mm
19 mm -
- 12,5 mm
9,5 mm -
- 6,3 mm
4,75 mm -
2,36 mm -
1,18 mm -
600 µm -
300 µm -
150 µm -
A areia, conforme sua distribuição granulométrica e seu módulo de finura (MF), de
acordo com a NBR 7211/1983, pode ser classificada como:
• muito finas – 1,35 < MF < 2,25;
• finas – 1,71 < MF < 2,78;
• médias – 2,11 < MF < 3,28;
• grossas – 2,71 < MF < 4,02.
O resultado de uma análise granulométrica pode ser interpretado muito mais
facilmente quando representado graficamente. Com a curva granulométrica é
possível ver, num simples relance, se a granulometria da amostra se enquadra em
15
uma especificação, ou se é muito grossa ou muito fina, ou deficiente em um
determinado tamanho. Nas curvas granulométricas normalmente usadas, as
ordenadas representam as porcentagens acumuladas passantes e as abscissas, as
aberturas das peneiras em escala logarítmica. Como as aberturas das peneiras, em
uma série padrão, estão em uma razão constante 1:2, um gráfico logarítmico mostra
estas aberturas com espaçamentos iguais (NEVILLE, 1997).
2.2.1.4 - Forma e textura
A forma e a textura das partículas dos agregados influenciam mais as propriedades
no concreto fresco do que no endurecido; comparadas às partículas lisas e
arredondadas, as partículas de textura áspera, angulosas e alongadas requerem
mais pasta de cimento para produzir misturas trabalháveis e, portanto, aumentam o
custo do concreto (MEHTA & MONTEIRO, 1994).
A forma diz respeito às características geométricas, tais como arredondada,
angulosa ou achatada. Partículas formadas por atrito tendem a ser arredondadas,
pela perda de vértices e arestas, como por exemplo, areias de depósitos eólicos,
assim como areias e pedregulhos de zonas marítimas ou leitos de rio. Agregados de
rochas intrusivas britadas, como calcários estratificados e folhelho, possuem vértices
e arestas bem definidos e são chamados de angulosos. Aquelas partículas cuja
espessura é relativamente pequena em relação a outras dimensões, são chamadas
de lamelares ou achatadas, enquanto aquelas cujo comprimento é
consideravelmente maior do que as outras duas dimensões são chamadas de
alongada (MEHTA & MONTEIRO, 1994).
No caso do agregado miúdo, sua forma e textura superficial têm um efeito
significativo sobre a demanda de água de amassamento da mistura, enquanto a
lamelaridade e a forma do agregado graúdo geralmente têm um efeito apreciável
sobre a trabalhabilidade do concreto (NEVILLE, 1997).
16
Há evidências de que, pelo menos nas primeiras idades, a resistência do concreto,
particularmente a resistência à flexão, pode ser afetada pela textura do agregado;
uma textura mais áspera parece favorecer a formação de uma aderência mecânica
forte entre a pasta de cimento e o agregado. Em idades mais avançadas, com o
desenvolvimento de uma forte aderência química entre a pasta e o agregado, esse
efeito pode não ser tão importante (MAIA, 2008).
2.2.1.5 - Resistência a compressão e módulo de elasticidade
A resistência à compressão e o módulo de elasticidade dos agregados são
propriedades inter-relacionadas, que são influenciadas pela porosidade. Os
agregados naturais comumente usados para a produção de concreto normal são
geralmente densos e resistentes; portanto, raramente são fatores limitantes da
resistência e propriedades elásticas do concreto endurecido (MEHTA & MONTEIRO,
1994).
Andrade (1997) apud Sturmer (2007) acredita que para concretos em geral, o
modulo de elasticidade do agregado está ligado à retração por secagem. Quanto
menor o módulo de elasticidade do agregado, maiores deformações devidas à
retração o concreto apresentará. Por conseqüência, se houver alguma restrição
impedindo a descarga das tensões geradas a partir dessa deformação, o concreto
estará mais susceptível à fissuração. Concretos com menor módulo de elasticidade
também apresentarão maior fluência. Dessa forma as tensões advindas da variação
térmica serão minimizadas.
2.2.1.6 - Substâncias Deletérias
Substâncias deletérias são aquelas que estão presentes como constituintes
minoritários, tanto nos agregados graúdos quanto nos miúdos, mas que são capazes
de prejudicar a trabalhabilidade, a pega e endurecimento e as características da
17
durabilidade do concreto. Tanto para agregados miúdos quanto graúdos, a ASTM C
33 exige que “agregado para uso em concreto, que será submetido à imersão em
água, exposição prolongada à atmosfera úmida, ou contato com solo úmido, não
deve conter quaisquer materiais que sejam potencialmente reativos com os álcalis
do cimento, em quantidade suficiente para causar expansão; a menos que tais
materiais estejam presentes em quantidades desprezíveis, o agregado pode ser
usado com um cimento contendo menos de 0,6% de álcalis ou com a adição de um
material que tenha mostrado evitar a expansão nociva da reação álcali-agregado
(MEHTA & MONTEIRO, 1994).
Segundo NEVILLE (1997), há três grandes categorias de substâncias deletérias que
podem ser encontradas nos agregados: impurezas que interferem com o processo
de hidratação do cimento; películas que impedem a aderência efetiva entre o
agregado e a pasta de cimento hidratada, e algumas partículas que são fracas ou
não sãs. Todo o agregado ou parte dele também pode ser prejudicial devido a
reações químicas com a pasta de cimento.
2.2.1.7 - Estabilidade Dimensional
As deformações no concreto, que freqüentemente levam à fissuração, ocorrem
como resultado da resposta do material à carga externa e ao meio ambiente. Quanto
o concreto recém-endurecido (seja carregado ou sem carga) é exposto à
temperatura e à umidade do ambiente, ele geralmente sofre contração térmica
(deformação de contração associada ao resfriamento) e retração por secagem
(deformação de retração associada com a perda de umidade). Um dos parâmetros
importantes que influenciam tanto a retração por secagem quanto a contração
térmica é o agregado (METHA & MONTEIRO, 1994).
Para Mehta & Monteiro (1994) o consumo de cimento e água no concreto não possui
influência direta na retração por secagem. Isso porque o aumento no volume da
pasta de cimento significa um decréscimo da fração de agregado, que por sua vez,
propicia um aumento nas deformações relativas à retração. Para ele, a
18
granulometria, dimensão máxima, forma e textura do agregado também são
consideradas fatores que influenciam a retração por secagem e a fluência. O módulo
de deformação do agregado tem significativa importância; as outras características
do agregado influenciam indiretamente , através do seu efeito no conteúdo de
agregado do concreto ou na capacidade de adensamento da mistura.
Ao analisar-se dois concretos, sendo que ambos possuem a mesma resistência e
contém o mesmo tamanho de agregado, porém, o primeiro possui maior quantidade
de agregado (menor trabalhabilidade) e o segundo possui menos quantidade de
agregado (maior trabalhabilidade). Verificou-se que o primeiro apresentou menor
retração mantendo-se a relação água/cimento constante (ANDRADE, 1997 apud
STURMER, 2007). A influência da relação água/cimento e do teor de agregado pode
ser reunida na Figura 4. Segundo Andrade (1997) apud Sturmer (2007), para um
mesmo fator água/cimento, a retração aumenta agressivamente quando o volume
em percentagem de agregado diminui.
Figura 4 - Influência da relação água/cimento e do teor de agregado
(ANDRADE, 1997 apud STURMER, 2007).
19
2.3 - CONCRETO FRESCO
Entende-se como concreto fresco, o concreto no estado plástico, antes do
endurecimento. Ainda que suas propriedades no estado fresco sejam de maior
interesse para a aplicação, sabe-se que elas estão relacionadas e têm grande
implicação nas propriedades do concreto endurecido. Algumas propriedades do
concreto endurecido dependem fundamentalmente de suas características enquanto
no estado fresco.
Segundo BAUER (1995), o concreto fresco é constituído dos agregados miúdo e
graúdo envolvidos por pasta de cimento e espaços cheios de ar. A pasta por sua
vez, é composta essencialmente de uma solução aquosa e grãos de cimento. O
conjunto pasta e espaços cheios de ar é moderadamente chamado de matriz. Os
valores da resistência e de outras propriedades do concreto endurecido são
limitados pela composição da matriz, particularmente pelo seu teor de cimento. Essa
composição pode ser expressa pela relação vazios/cimento ou pelo seu inverso,
considerando-se como vazios o volume de ar e água da matriz. Na maioria dos
casos, os vazios são ocupados principalmente por água, o que torna possível
estabelecer a composição da matriz em termos de fator água/cimento.
O concreto fresco é uma mistura de multicomponentes constituída por cimento,
água, agregado miúdo e graúdo e adições químicas e minerais, tais como o aditivo
superplastificante e a sílica ativa. Quando a água é adicionada à mistura de sólidos,
ele se transforma em uma mistura de concreto fresco que, com o decorrer do tempo,
endurece e se torna um material resistente devido às reações de hidratação do
cimento que acontecem no concreto (CASTRO & LIBÓRIO, 2003).
Tendo em vista a qualidade do concreto endurecido, as propriedades desejáveis
para o concreto fresco são as que asseguram a obtenção de mistura de fácil
transporte, lançamento e adensamento, sem segregação, e que, depois do
endurecimento, se apresenta homogênea, com o mínimo de vazios (BAUER, 1995).
20
2.3.1 - Propriedades
As propriedades do concreto diferem conforme o seu estado, se fresco ou
endurecido. O concreto fresco deve ter trabalhabilidade, homogeneidade, coesão e
segregação de água. No estado endurecido, deve apresentar resistência à
compressão, à tração e à abrasão, impermeabilidade, elasticidade e durabilidade.
A trabalhabilidade define a maior ou menor facilidade de lançamento do concreto e
sua aptidão de adensar-se em função das condições locais. A homogeneidade, por
sua vez, garante a manutenção das características do concreto em toda a massa,
durante seu manuseio, sem variações acentuadas. A coesão é a propriedade que
mantém a composição nas etapas de transporte, lançamento e adensamento, já que
o concreto é composto de materiais com características físicas muito diferentes, e há
uma tendência de separação deles (segregação). A segregação de água garante a
eliminação rápida, e desejável, do excesso de água do amassamento. Esse excesso
de água tem função transitória, apenas para o início da concretagem.
Depois de endurecido o concreto, a resistência mecânica é uma das propriedades
mais importantes, que abrange a resistência à compressão e a resistência à
abrasão. A impermeabilidade define a resistência do concreto à penetração de água
e agentes agressivos. E a elasticidade determina o comportamento elástico do
concreto face à atuação de forças externas. É medida pelo módulo de elasticidade,
que poderá ter diversas variações em função da atuação dos esforços e suas
naturezas. Por fim, a durabilidade se confirma quando o concreto mantém suas
propriedades fundamentais ao longo do tempo.
2.4 - TRABALHABILIDADE DO CONCRETO FRESCO
A importância da trabalhabilidade em tecnologia do concreto é obvia. Ela é uma das
propriedades básicas que devem ser atendidas. Independente da sofisticação
usadas nos procedimentos de dosagem e outras considerações, tais como custo,
21
uma mistura de concreto que não possa ser lançada facilmente ou adensada em sua
totalidade provavelmente não fornecerá as características de resistência e
trabalhabilidade esperadas (MEHTA & MONTEIRO, 1994).
A trabalhabilidade deve ser definida como uma propriedade física inerente ao
concreto sem referência às circunstâncias de um tipo particular de construção e que
determina a facilidade de lançamento e adensamento do concreto, com ausência de
segregação. A forma de adensamento do concreto deve ser considerada. Seja o
adensamento feito por apiloamento ou por vibração, o processo consiste
essencialmente na eliminação do ar aprisionado até se chegar a uma configuração
mais próxima do que é possível se conseguir para a mistura. Assim, a energia é
usada para anular o atrito entre as partículas que constituem o concreto, bem como
entre elas e as superfícies da fôrma e da armadura. Essas forças podem ser
denominadas atrito interno e atrito superficial, respectivamente. Além disso, parte da
energia aplicada é usada para vibrar as fôrmas ou para abalar e, na verdade, vibrar
as partes do concreto que já tenham sido plenamente adensadas. Assim, o trabalho
aplicado tem uma parte “desperdiçada” e uma parte “útil”. Como o atrito interno é
uma propriedade intrínseca da mistura, a trabalhabilidade pode ser definida como a
quantidade de trabalho interno útil necessário para produzir adensamento prévio
(NEVILLE, 1997).
Trabalhabilidade determina a facilidade com a qual um concreto pode ser
manipulado sem segregação nociva. De todas as formas, um concreto que seja
difícil de lançar e adensar não só aumentará o custo de manipulação como também
terá resistência, durabilidade e aparência, inadequadas. De forma similar, misturas
com elevada segregação e exsudação, apresentarão maior dificuldade no
acabamento, um custo mais elevado e proporcionarão um concreto menos durável.
Portanto, trabalhabilidade pode afetar tanto o custo quanto à qualidade do concreto
(MEHTA & MONTEIRO, 1994).
Apesar de ser a mais importante característica do concreto fresco, a trabalhabilidade
é de difícil conceituação, visto envolver ou englobar uma série de outras
propriedades, não havendo, ainda, completa concordância sobre quais sejam essas
propriedades (PETRUCCI, 1982).
22
TATTERSALL (1991) afirma: “Há três razões práticas importantes pelas quais é
altamente desejável conhecer as propriedades que envolvem a trabalhabilidade dos
concretos, sejam elas o estudo de dosagem, o processamento e o controle da
mistura”.
2.4.1 - Medidas de Trabalhabilidade
2.4.1.1 - Plasticidade
Plasticidade é a propriedade do concreto fresco identificada pela facilidade com que
este é moldado sem se romper. Depende fundamentalmente da consistência e do
grau de coesão entre os componentes do concreto. Quando não há coesão os
elementos se separam, isto é, ocorre a segregação.
Segundo BAUER (1995), a segregação pode ser entendida como a separação dos
constituintes da mistura, impedindo a obtenção de um concreto com características
de uniformidade razoáveis. È na diferença dos tamanhos dos grãos do agregado e
na massa específica dos constituintes que se encontram as causas primárias da
segregação, mas seu aparecimento pode ser controlado pela escolha conveniente
da granulometria e pelo cuidado em todas as operações que culminam com o
adensamento.
Quanto às dimensões dos agregados, observa-se que os miúdos exercem influência
preponderante sobre a plasticidade do concreto, por possuírem elevada área
específica. Quantidades excessivas de areia aumentam demasiadamente a coesão
da mistura e dificultam o lançamento e adensamento do concreto nas fôrmas, além
de também aumentarem o consumo de cimento e, conseqüentemente, o custo final
do concreto produzido. Quanto maior for o consumo de areia, maior será o consumo
de cimento, pelo fato de que a pasta é o agente lubrificante entre as partículas de
areia. Dessa forma, qualquer alteração do seu teor na mistura provocará
modificações significativas no consumo de água e, conseqüentemente, no de
23
cimento. Como o cimento é o material de custo mais elevado na mistura, qualquer
alteração no consumo de areia incide diretamente no custo do concreto. A forma e a
textura superficial das partículas da areia têm grande influência na plasticidade do
concreto. Esta será prejudicada na medida em que mais angulosas, rugosas ou
alongadas forem às partículas de areia (ARAÚJO et al., 2001).
2.4.1.2 - Tensão de Cisalhamento
“A reologia (do grego rhein, escorrer) é a ciência que estuda a deformação e o
escoamento da matéria” (SOBRAL, 1997). Tal definição traz um desafio aos
tecnologistas de concreto, qual seja a expressão da trabalhabilidade das misturas,
visto que esta reúne uma série de outras propriedades. A trabalhabilidade é
determinada por ensaios que simulam a ação de fatores internos e externos
(intrínsecos e extrínsecos) à mistura e que as afetam.
Os aspectos do concreto fresco dependem fundamentalmente de fenômenos de
superfície devido às partículas finas e de fenômenos de massa, devidos às
partículas grossas (LEGRAND, 1975 apud REZENDE & DJANIKIAN, 1998).
O modelo reológico de Bingham determina para o concreto fresco, o comportamento
de um fluido viscoso. O fluido binghamiano é caracterizado pela existência de uma
tensão limite de cisalhamento, abaixo da qual, seu comportamento se assemelha ao
de um sólido mais ou menos elástico (REZENDE & DJANIKIAN, 1998).
Pode-se analisar o concreto fresco como um corpo heterogêneo constituído por uma
mistura de argamassa muito fina, dentro de qual se movem e se atritam partículas
de diferentes tamanhos. Esta argamassa muito fina apresenta um comportamento
de Bingham, o que significa, sobretudo que possui um limite de cisalhamento. O
limite de cisalhamento τo torna difícil a moldagem e precisa ser ultrapassado, para
que a pasta possa fluir. Sua ação também se manifesta na redução da subida do ar,
tornando difícil o adensamento. Dessa forma, pode-se dizer que as dificuldades de
moldagem e adensamento são função do limite de cisalhamento da argamassa fina.
24
Por outro lado, valores de τo mais altos impedem a queda das partículas grossas,
reduzindo o perigo da segregação e da exsudação (SOBRAL, 1977).
2.4.1.3 - Viscosidade
Nos fluidos podem ocorrer formas de deformação semelhantes às que ocorrem nos
sólidos. Todavia, diferentemente dos sólidos, nos fluidos todas as deformações
envolvem algum tipo de escoamento o que torna seus efeitos totalmente
irreversíveis, salvo nos casos dos fluidos viscoelásticos onde parte da deformação
pode ser recuperada. Apesar do estágio elongacional de deformação não ser raro, o
tipo mais comum de deformação nos fluidos é por cisalhamento simples, o qual gera
um escoamento caracterizado pelo movimento relativo das camadas ou moléculas
do fluido devido à ação da força externa. Para esta categoria de material, o esforço
principal pode ser seu próprio peso (NAVARRO, 1997).
A Figura 5 apresenta uma representação da deformação por cisalhamento simples,
representação esta utilizada por Newton para a elaboração de sua lei para a
viscosidade (NAVARRO, 1997).
Figura 5 - Esquema ilustrativo do experimento de Newton para a
determinação da viscosidade de fluidos (NAVARRO, 1997).
25
2.4.1.4 - Consistência
Consistência é o maior ou menor grau de fluidez da mistura fresca, relacionando-se
portanto, com a mobilidade da massa. O principal fator que influi na consistência é,
sem dúvida, o teor água/materiais secos (A%) (ARAÚJO et al., 2001).
Segundo a NBR 6118/2003, a consistência do concreto deve estar de acordo com
as dimensões da peça a ser concretada, com a distribuição da armadura no seu
interior e com os processos de lançamento e adensamento utilizados.
A consistência é um dos principais fatores que influenciam na trabalhabilidade do
concreto. Muito se confunde a consistência com a trabalhabilidade. O termo
consistência está relacionado com as características inerentes ao próprio concreto e
está mais relacionado com a mobilidade da massa e a coesão entre seus
componentes.
A trabalhabilidade depende, além da consistência do concreto, de características da
obra e dos métodos adotados para o transporte, lançamento e adensamento do
concreto. Um concreto com um abatimento de 60 mm foi considerado excelente e de
fácil trabalhabilidade quando aplicado em um determinado piso. Este mesmo
concreto, aplicado em um pilar densamente armado, foi um tremendo desastre, ou
seja, a consistência era a mesma (60 mm), mas ficou impossível de se trabalhar.
2.4.2 - Fatores que influenciam a trabalhabilidade do concreto
2.4.2.1 - Teor de água/mistura seca
Segundo BAUER (1995), o teor de água/mistura seca é o principal fator que influi na
consistência, expresso em porcentagem do peso de água em relação ao peso da
26
mistura de cimento e agregados, e é através dele que se verifica a influência,
obviamente indireta, do fator água/cimento na consistência.
Para uma mesma granulometria e consumo de cimento, o acréscimo gradual de
água vai tornando a mistura mais plástica. Quando a quantidade de água excede um
certo limite, a pasta torna-se tão fluida que se segrega da mistura. Neste estado, os
grãos de agregado passam a atritar-se diretamente uns sobre os outros, o que
resulta em perda da fluidez e conseqüentemente da trabalhabilidade.
2.4.2.2 - Propriedade dos agregados
Um dos parâmetros-chave que influenciam a trabalhabilidade de uma mistura de
concreto fresco é a característica dos agregados empregados na produção dos
concretos. A quantidade total de agregados presente no traço, as proporções
relativas de agregados miúdo e graúdo, a respectiva granulometria, a forma e a
textura superficial das partículas são os principais fatores relacionados aos
agregados que afetam o abatimento do concreto (CASTRO & LIBORIO, 2003).
As propriedades de um concreto fresco dependem das propriedades e da
quantidade da matriz e dos agregados. Por exemplo, o decréscimo da quantidade da
matriz, reduz o grau de dispersão das partículas de agregados, assim aumenta a
interferência entre as partículas, que por seu turno enrijece o concreto fresco.
Aumentar a quantidade da matriz torna a consistência do concreto mais fluida.
Quando a quantidade da matriz é reduzida abaixo de certo nível, para evitar a
separação da maioria das partículas de agregado, o concreto se torna áspero e com
tendência a segregação. Assim, na prática, é impossível moldá-lo e consolidá-lo
adequadamente. Mesmo que a quantidade de pasta seja suficientemente grande,
teoricamente, para preencher os vazios entre as partículas de agregado (POPVICS,
1982).
O tamanho das partículas do agregado influencia na água necessária para uma
dada consistência. Além disso, areias muito finas ou areias angulosas necessitarão
27
de mais água para uma dada consistência; alternativamente, elas produzirão
misturas ásperas e pouco trabalháveis com uma quantidade de água que poderia
ser adequada para uma areia mais grossa ou de grãos bem arredondados. Como
regra prática, para uma consistência similar, o concreto precisa de 2 a 3% a mais de
areia por volume absoluto e de 5,9 a 8,9 kg a mais de água por metro cúbico quando
for usada areia artificial ao invés de areia natural (MEHTA & MONTEIRO, 1994).
De um modo geral, os agregados graúdos e miúdos devem ser uniformemente
graduados, não devendo existir predominância de determinada fração entre outra.
Granulometrias descontínuas, em que as frações intermediárias tenham sido
eliminadas, devem ser analisadas de acordo com as condições de aplicação, antes
de serem adotadas. Quanto à forma do grão, é sabido que os arredondados
possibilitam mais plasticidade para o mesmo teor de água/ mistura seca, do que os
angulares, lamelares ou aciculares (SOBRAL, 1977).
No caso do agregado miúdo, sua forma e textura superficial têm um efeito
significativo sobre a demanda de água de amassamento da mistura, enquanto a
lamelaridade e a forma do agregado graúdo geralmente têm um efeito apreciável
sobre a trabalhabilidade do concreto (NEVILLE, 1997).
Ao fixar o teor de água/ mistura seca e ao modificar a granulometria, ou seja, a
relação agregado miúdo/ agregado graúdo, é esperado uma mudança na
consistência do concreto. Se houver uma redução na superfície específica do
agregado, o concreto tornar-se-á mais plástico; menos plástico em caso contrário.
Determinada granulometria pode proporcionar consistência adequada ao concreto
para um teor de água/ mistura seca e o fator água/ cimento correspondente, o que
não pode ser verificado quando não se varia um desses componentes (SOBRAL,
1977).
Como a resistência do concreto plenamente adensado, com uma determinada
relação água/cimento, é independente da granulometria do agregado, a
granulometria é importante, em primeira aproximação, até o ponto em que tem
influência sobre a trabalhabilidade. No entanto, como é necessário o adensamento
pleno do concreto para se obter a resistência correspondente a certa relação
28
água/cimento, e isso somente é possível com uma mistura suficientemente
trabalhável, torna-se necessário produzir uma mistura que possa ser adensada até
ao máximo de densidade com uma quantidade razoável de energia (NEVILLE,
1997).
Segundo NEVILLE (1997), para uma mistura ser satisfatoriamente coesiva e
trabalhável, ela deve conter uma quantidade suficiente de material passante na
peneira 300µm. Como as partículas de cimento são parte desse material, uma
mistura mais rica necessita menos agregado miúdo do que uma mais pobre. Se a
granulometria de um agregado miúdo for deficiente em partículas mais finas, o
aumento da relação agregado miúdo/agregado graúdo pode não se mostrar uma
solução satisfatória, pois pode resultar um excesso de tamanhos médios e
possivelmente uma mistura áspera.
Com o aumento da proporção de brita, a superfície total dos grãos diminui, o que
contribui para um melhor envolvimento dos grãos pela pasta e uma redução do atrito
interno da mistura; conseqüentemente o concreto fica mais plástico. Se a quantidade
de brita aumentar excessivamente, a falta de argamassa criará vazios na mistura
permitindo o atrito direto das britas, resultando em grande perda da plasticidade com
dificuldades para o adensamento.
Os agregados miúdos exercem influência preponderante sobre a plasticidade do
concreto, por possuírem elevada área específica. Dessa forma, qualquer alteração
do seu teor na mistura provocará modificações significativas no consumo de água e,
conseqüentemente, no de cimento. Como o cimento é o material de custo mais
elevado na mistura, qualquer alteração no consumo de areia incide diretamente no
custo do concreto. As areias mais finas requerem mais água, por terem maiores
áreas específicas. Por sua vez, pelo fato de serem mais finas, os seus teores
requeridos pelo concreto de igual plasticidade será menor, compensando dessa
maneira o efeito negativo da finura da areia. As areias muito grossas, quando
utilizadas em concretos cuja dimensão máxima do agregado é pequena (9,5 mm),
resultam em misturas muito ásperas e pouco coesivas, devido ao fenômeno de
interferência entre partículas.
29
Agregados com maiores dimensões máximas características requerem menor teor
de areia para determinada plasticidade e, portanto, menor consumo de água. Por
conseguinte, pode-se explicar a diminuição da área específica do agregado graúdo,
que requer menos pasta para cobrir seus grãos e manter sua capacidade lubrificante
entre as partículas do agregado graúdo. Isso leva a crer na vantagem da adoção da
maior dimensão máxima característica, que possibilitaria maior economia de
cimento, embora para Dmáx > 38 mm a perda de resistência do concreto devido à
menor área de aderência entre a pasta e o agregado inviabilizasse essa vantagem
(ARAÚJO et al., 2001).
2.4.2.3 - Aditivos
O uso de aditivos nos concretos é cada vez mais comum, pois com eles é possível
modificar algumas características do material, viabilizar algumas aplicações
especiais e até melhorar seu desempenho.
Concretos plásticos, preparados com agregados satisfatórios, suficiente cimento e
correta quantidade de água para permitir determinada consistência, não necessitam
de aditivos. No entanto, os aditivos são úteis nos concretos pobres e ásperos
(SOBRAL, 1977).
O concreto dosado em central utiliza aditivos, que são produtos químicos
adicionados durante o preparo do concreto, em proporções inferiores a 5% em
relação a massa do cimento. Tem a finalidade de modificar algumas propriedades do
concreto conferir a ele qualidades para melhorar o seu comportamento. De acordo
com sua finalidade, podem ser aplicados no concreto fresco ou endurecido. Existem
diversos tipos de aditivos, com características e funções diferentes, os quais são
indicados na Tabela 2.
30
Tabela 2 - Características dos aditivos (ABCP, 2007).
Tipos Efeitos Vantagens Desvantagens
Plastificante Aumenta o índice de consistência possibilita a redução de pelo menos 6% da água de amassamento
Maior trabalhabilidade e menor consumo de cimento para uma determinada resistência e trabalhabilidade
Retarda o início de pega para dosagens elevadas do aditivo, aumentando o risco de segregação
Retardador de
pega
Aumenta o tempo de início de pega
Mantém a trabalhabilidade a temperaturas elevadas, retarda a elevação do calor de hidratação e amplia os tempos de aplicação
Pode promover exsudação e pode aumentar a retração plástica do concreto
Acelerador de
pega
Pega mais rápida e uma resistência inicial mais elevada
Ganho de resistência em baixas temperaturas e redução do tempo de desfôrma
Possível fissuração devido ao calor de hidratação risco de corrosão de armaduras
Plastificante e
retardador
Efeito combinado do plastificante e retardador de pega
Reduz a perda de consistência em climas quentes e úmidos
Aumento da exsudação e retração plástica e do risco de segregação
Plastificante e
acelerador
Efeito combinado do plastificante e acelerador de pega
Reduz a quantidade de água e permite ganho mais rápido de resistência
Risco de corrosão de armadura
Incorporador de
ar
Incorpora pequenas bolhas de ar no concreto
Aumenta a durabilidade ao congelamento do concreto sem elevar o consumo de cimento e o conseqüente aumento do calor de hidratação; reduz o teor de água e a permeabilidade do concreto
Necessita um controle mais cuidadoso da porcentagem de ar incorporado e do tempo de mistura
Superplastificante Elevado aumento do índice de consistência, o que possibilita a redução de, no mínimo, 12% da água de amassamento
Eficiente redutor de água, proporcionando ganhos de resistência para determinada trabalhabilidade, e reduz o consumo de cimento
Riscos de segregação da mistura. O efeito do fluidificante é num tempo menor do que o plastificante, podendo elevar a perda de consistência
31
Em concretos frescos que mostram uma tendência à exsudação e à segregação, é
sabido que a incorporação de partículas finamente divididas geralmente melhora a
trabalhabilidade por reduzir o tamanho e o volume de vazios. Quanto mais fino o
aditivo mineral, menor a quantidade que será necessária para aumentar a coesão e,
consequentemente, a trabalhabilidade de um concreto recentemente misturado. O
tamanho pequeno e a estrutura vítrea das cinzas volantes e escórias tornam
possível reduzir a quantidade de água requerida para uma dada consistência. A
diminuição na segregação e exsudação pelo emprego de aditivo mineral tem
importância considerável quando o concreto e lançado por bombeamento. Os
benefícios sobre a coesão e o acabamento são particularmente importantes em
concretos magros ou os de agregado deficiente em finos (MEHTA & MONTEIRO,
1994).
2.4.2.4 - Tempo e temperatura
As misturas recém-preparadas de concreto enrijecem com o tempo. Esse
enrijecimento não deve ser confundido com a pega do cimento, pois resulta da
absorção de parte da água pelo agregado, da evaporação de outra parte, sobretudo
se o concreto estiver exposto ao sol e ao vento, e, ainda, da perda de água utilizada
nas reações químicas de hidratação iniciais (BAUER, 1995).
A variação da trabalhabilidade com o tempo depende da condição de umidade do
agregado (para um dado teor total de água); a perda é maior com agregado seco
devido à absorção de água pelo agregado. Os aditivos redutores de água, embora
retardem o enrijecimento inicial do concreto, muitas vezes resulta certo aumento de
velocidade de perda de abatimento. Ela também é consideravelmente influenciada
pela temperatura ambiente, embora, a rigor, deve haver preocupação com a
temperatura do próprio concreto. A perda de abatimento de misturas rijas é menos
influenciada pela temperatura porque elas são menos influenciadas por variações no
teor de água (NEVILLE, 1997).
32
A consistência de uma mistura é, também, afetada pela temperatura ambiente, que
modifica a temperatura do próprio concreto. Este fato determina variações nas
quantidade de água necessária à mistura, para uma mesma consistência (SOBRAL,
1977).
2.4.2.5 - Tipo de mistura
A mistura é o processo que vai procurar a homogeneidade de todos os componentes
do concreto. Cada partícula do cimento deve estar em contato com a água,
formando uma pasta homogênea e que envolva totalmente os agregados. Para a
obtenção de uma boa mistura é necessário buscar a homogeneidade (a composição
deve ser a mesma em todos os pontos da mistura) e a integridade (todas as
partículas de água deve estar em contato com todas as partículas sólidas).
Cada processo de mistura, transporte, lançamento e adensamento exigem que a
trabalhabilidade do concreto fique dentro de determinados limites, para que não haja
segregação e possa ser realizada uma conveniente compactação. Uma mistura
mecanizada ou manual, um transporte em bomba ou carro-de-mão, um lançamento
com pás ou calhas, um adensamento manual ou vibratório, a vácuo ou centrifugado,
exigem trabalhabilidades diferentes (SOBRAL, 1977).
2.4.3 - Ensaios para a determinação da trabalhabil idade do concreto
2.4.3.1 - Ensaio de abatimento do tronco de cone
O ensaio de abatimento é um ensaio bastante usado em canteiros de obra em todo
mundo. Embora não represente uma boa avaliação da trabalhabilidade do concreto,
mas é muito útil na detecção de variações de uniformidade de uma mistura de
proporções nominais dadas (NEVILLE, 1997).
33
O equipamento para o ensaio de abatimento do tronco de cone consiste de uma
haste de socamento e de um tronco de cone de 300 mm de altura, 100 mm de
diâmetro no topo e 200 mm de diâmetro na base (Figura 6).
O tronco de cone é preenchido com concreto, e depois vagarosamente suspenso. O
concreto sem suporte abate-se por seu próprio peso. A diminuição da altura do
tronco de cone é chamada de abatimento do concreto. Esse ensaio não é adequado
para medir a consistência do concreto muito fluídos ou muito secos e não é uma boa
medida de trabalhabilidade ou das características de fluidez do concreto. A principal
função desse ensaio é fornecer um método simples e conveniente para controlar a
uniformidade da produção de concreto de diferentes betonadas. Por exemplo, uma
variação fora do normal no resultado do abatimento pode significar uma mudança
imprevista nas proporções da mistura (traço), granulometria do agregado ou teor de
água do concreto (MEHTA & MONTEIRO, 1994).
Figura 6 - Molde padrão para o ensaio de abatimento do tronco de cone
(SOLOTEST, 2007).
Segundo a NM 67/1996, devem-se compactar cada camada com 25 golpes da haste
de socamento. Distribuir uniformemente os golpes sobre a seção de cada camada.
Para a compactação da camada inferior, é necessário inclinar levemente a haste e
efetuar cerca de metade dos golpes em forma de espiral ate o centro. Compactar a
camada inferior em toda a sua espessura. Compactar a segunda camada e a
camada superior, cada uma através de toda sua espessura e de forma que os
34
golpes apenas penetrem na camada anterior. No preenchimento e na compactação
da camada superior, acumular o concreto sobre o molde, antes de iniciar o
adensamento. Se durante a operação de compactação, a superfície do concreto
ficar abaixo da borda do molde, adicionar mais concreto para manter um excesso
sobre a superfície do molde durante toda a operação da camada superior, rasar a
superfície do concreto com uma desempenadeira e com movimentos rolantes da
haste de compactação.
A Figura 7 mostra como o ensaio é realizado. O valor do abatimento é a medida do
adensamento do concreto logo após a retirada do molde cônico.
Figura 7 - Ensaio do abatimento do tronco de cone
O ensaio de abatimento tem seu campo limitado a determinados tipos de concreto,
não sendo aplicável a concretos muito secos e a concretos pobres em agregados
finos. O ensaio de abatimento mede, em realidade, a consistência, sendo
normalmente empregado para garantir a constância da relação água/cimento
(PETRUCCI, 1982).
35
2.4.3.2 - Ensaio Vebê
O ensaio Vebê foi estudado por V. Bahrner, na Suécia, e consta da medida do
tempo, em segundos (graus Vebê), necessário para que se verifique a completa
remoldagem de um tronco de cone moldado em forma idêntica à do ensaio de
abatimento, sob condições normalizadas (Figura 8). A remoldagem é considerada
completa quando a nata de cimento ocupar toda a superfície sob uma placa de
vidro, que, apoiando-se inicialmente no topo do tronco de cone de concreto,
acompanha sua transformação em cilindro. Esse fato pode ser observado
visualmente e ocorre quando todas as cavidades na superfície desaparecerem
(SOBRAL, 1977).
Figura 8 - Aparelho para ensaio do Vebê (SOLOTEST, 2007)
2.4.3.3 - Ensaio da Penetração de Bola
Este é um ensaio simples de campo que consiste em determinar a profundidade a
que um hemisfério com 152mm de diâmetro, com massa igual a 13,6kg, penetra o
concreto fresco sob ação de seu próprio peso. É um ensaio mais simples e rápido e
pode ser aplicado na forma em que o concreto se encontra. Não existe uma
correlação simples entre a penetração e o abatimento, pois nenhum dos ensaios
36
mede propriedades básicas do concreto, mas apenas a resposta a condições
específicas. Na prática, o ensaio da bola é principalmente usado para acusar
variações da mistura, como aquelas devido à variação da umidade do agregado
(NEVILLE, 1997). A Figura 9 mostra o esquema do aparelho utilizado no ensaio,
idealizado por J. W. Kelly, conhecido como bola de Kelly.
Figura 9 - Aparelho para o ensaio da bola de Kelly
(SOLOTEST, 2007)
2.4.3.4 - Fator de compactação
O ensaio fator de compactação é medido pela relação entre os pesos específicos,
ou seja entre o peso específico observado no ensaio e o peso específico da mesma
amostra de concreto, quando completamente compactado (SOBRAL, 1977).
37
3 - PROGRAMA EXPERIMENTAL: MATERIAIS E MÉTODOS
O programa experimental desta pesquisa foi elaborado de forma a definir e obter os
critérios que determinassem a influência do agregado miúdo na trabalhabilidade do
concreto.
Com o intuito de encontrar tais faixas de abatimento a partir do abatimento do tronco
de cone (NM 67/1996), houve a necessidade de encontrar e analisar areias de
localidades distintas, e, para tanto, a definição das variáveis que influenciam nas
características da trabalhabilidade do concreto.
Nos itens subseqüentes serão descritas de forma pormenorizada as etapas deste
programa experimental, ou seja, metodologia, projeto experimental, características e
definição dos materiais utilizados e métodos de avaliação da trabalhabilidade do
concreto em função das diferentes amostras de areia.
3.1 - COLETA DAS AMOSTRAS DAS AREIAS
O principal critério para a coleta das amostras das areias foi a escolha visual das
amostras, com a preocupação nas características granulométricas das areias e na
quantidade de finos que possuem. A disponibilidade para a possível utilização em
maior quantidade, nas outras fases da etapa experimental também foi de grande
relevância para a escolha da amostra.
3.1.1 - Local da amostragem
As amostras do agregado miúdo, objeto de estudo desta pesquisa foram obtidas em
Feira de Santana e regiões circunvizinhas. A partir dos ensaios das primeiras
38
amostras, houve a necessidade de se utilizar outras areias tanto com granulometria
mais fina quanto mais grossa, para efeito de ampliar as variáveis em estudo. As
amostras de areias supostamente mais finas e mais grossas utilizadas foram, uma
de Alagoinhas e outra areia de local de extração não identificado, disponibilizada
pelo laboratório de Materiais de Construção da Universidade Estadual de Feira de
Santana.
3.1.2 - Número de coletas
Assim como o programa experimental foi dividido em duas etapas, a coleta das
amostras foi realizada também em duas etapas: a primeira foi a coleta de 6
amostras, sem nenhum critério técnico, a fim de se obter características
granulométricas diferentes; a segunda, a coleta das amostras das areias (3
amostras), as quais tiveram diferenças nas curvas granulométricas, para serem
utilizadas na fabricação do concreto e conseqüentemente, no ensaio do abatimento
do tronco de cone.
3.1.3 - Armazenamento das amostras
As areias utilizadas na produção do concreto foram armazenadas em reservatórios
plásticos, localizados na área de dosagem do laboratório de tecnologia da UEFS,
após serem secadas em estufa.
3.2 - CARACTERIZAÇÃO GRANULOMÉTRICA DOS AGREGADOS MIÚDOS.
A análise granulométrica das amostras de areia foi realizada segundo a NBR NM
248/2003 que prescreve o método para a determinação da composição
granulométrica de agregados miúdos e graúdos, destinados ao preparo do concreto.
39
3.2.1 - Aparelhagem utilizada
A aparelhagem utilizada foi a seguinte:
• Balança com resolução de 0,1% da massa da amostra de ensaio;
• Estufa para secagem;
• Peneiras da série normal e a peneira 0,075 mm, tampa e fundo;
• Bandejas;
• Escova ou pincel de cerdas macias;
3.2.1.1 - Peneiras utilizadas
As peneiras da série normal e intermediária utilizadas para a determinação da
granulometria das areias estão apresentadas na Tabela 3 e na Figura 10.
Tabela 3 - Peneiras utilizadas na caracterização granulométrica
Série Normal Outras Peneiras
4,75 mm
2,36 mm
1,18 mm
600 µm
300 µm
150 µm
0,075 mm
40
Figura 10 - Peneiras utilizadas no ensaio granulométrico
3.2.2 - Preparação da amostra para ensaio
Para a análise granulométrica, a quantidade coletada foi determinada segundo a
NBR NM 248/2003, segundo a Tabela 4 abaixo:
41
Tabela 4 - Massa Mínima por amostra de ensaio
(NBR NM 248, 2003).
Dimensão máxima
característica do agregado
(mm)
Massa mínima da amostra
de ensaio (kg)
< 4,75 0,3
9,50 1,0
12,5 2,0
19,0 5,0
25,0 10,0
37,5 15,0
50,0 20,0
63,0 35,0
75,0 60,0
90,0 100,0
100,0 150,0
125,0 300,0
Para a produção do concreto e conseqüentemente a verificação do abatimento, a
quantidade das amostras coletadas foi determinada a partir dos cálculos da
determinação do traço e do volume de concreto necessário para preencher o tronco
de cone.
3.2.3 - Execução do ensaio
Para a execução do ensaio foi obedecida às seguintes etapas:
a) As amostras de ensaio foram secadas em estufa (105 – 110)°C, resfriadas à
temperatura ambiente, determinando suas massas (M1 e M2). Foi tomada a amostra
(M1) e reservada a outra (M2);
42
b) As peneiras foram encaixadas previamente limpas, de modo a formar um conjunto
único de peneiras, com abertura de malha em ordem crescente da base para o topo.
Foi providenciado um fundo de peneiras adequado para o conjunto;
c) A amostra (M1) ou porções dela foi colocada sobre a peneira superior do
conjunto, de modo a evitar a formação de camada espessa de material sobre
qualquer uma das peneiras, pois o acúmulo de material sobre uma peneira impede o
igual acesso de todos os grãos à tela, durante sua agitação, como também pode
provocar a deformação permanente da tela.
d) Como não foi possível a agitação mecânica do conjunto, a amostra foi toda
classificada manualmente em uma peneira para depois passar à seguinte. Cada
peneira foi agitada com a amostra ou porção desta, por tempo não inferior a 2 min.
e) A peneira superior do conjunto foi destacada e agitada manualmente a (com
tampa e fundo falso) até que, após 1 minuto de agitação contínua, a massa de
material passante pela peneira seja inferior a 1,0% da massa do material retirado. A
agitação da peneira deve ser feita em movimentos laterais e circulares alternados,
tanto no plano horizontal quanto no vertical e no inclinado.
f) Em seguida, foi determinada a massa total de material retido em cada uma das
peneiras e no fundo do conjunto. O somatório de todas as massas não deve diferir
mais de 0,3% da massa seca da amostra, inicialmente introduzida no conjunto de
peneiras;
j) Foi procedido ao peneiramento da amostra (M2), conforme descrito nos outros
itens.
43
3.2.4 - Quantidade de areia avaliada
De acordo com a NBR NM 248/2003 foram formadas duas amostras de areia para
cada amostra de campo (A, B, C, D, E e F), contendo cada uma, uma massa mínima
de 0,300 kg.
As amostras foram obtidas pelo método do quarteamento, conforme apresenta a
NBR 9941/1987. A Figura 11 abaixo apresenta o quarteador utilizado nos ensaios.
Figura 11 - Quarteador utilizado no ensaio
3.2.5 - Metodologia empregada
Após serem obtidas as amostras de laboratório, elas foram colocadas na estufa, sob
uma temperatura de 105 a 110 °C até atingir a secag em ideal. Suas massas foram
medidas e efetuou-se então o peneiramento de cada amostra, separadamente, de
forma manual, com as peneiras de 4,75 mm até 0,075mm. Segundo os
procedimentos indicados pela NBR NM 248/2003, foram medidas as massas das
frações retidas e acumuladas em cada peneira e obtidas as porcentagens que esses
valores representaram. Também se efetuou o cálculo da dimensão máxima
característica e do módulo de finura para cada amostra.
44
Assim os valores finais para a análise granulométrica do agregado foram obtidos
tirando-se as médias dos valores de cada par de amostras, e melhor explicitado com
o traçado das curvas granulométricas das respectivas areias, a fim de escolher as
amostras que tivessem uma maior distinção em relação as suas curvas.
3.3 - ENSAIO DO ABATIMENTO DO TRONCO DE CONE
O ensaio de abatimento do tronco de cone seguiu as recomendações da NM
67:1996 – “Determinação da consistência pelo abatimento do tronco de cone”.
3.3.1 - Caracterização dos materiais
Para a produção do concreto utilizou-se os seguintes materiais:
3.3.1.1 - Agregado
Os agregados miúdos utilizados para a produção do concreto, como já explicado,
foram as areias selecionadas após a análise granulométrica. Portanto, para cada
uma das areias selecionadas, será produzido um concreto.
O agregado graúdo utilizado em todos os concretos possuía um Dmáx de 19 mm, por
se tratar de um material utilizado tradicionalmente, e devido a fácil disponibilidade de
obtenção. O agregado graúdo foi caracterizado seguindo o mesmo procedimento da
caracterização do agregado miúdo, utilizando da peneira 25mm até a 150 µm.
A Tabela 5 traz os resultados obtidos na caracterização granulométrica do agregado
graúdo:
45
Tabela 5 - Dados da granulometria do agregado graúdo utilizado
Peneiras
(mm) Material retido (g)
Percentual
retido (%)
Percentual
retido
acumulado (%)
Percentual
passante
acumulado (%)
25,0 0,0 0,0 0 100
19,0 25,4 1,7 2 98
9,5 1360,7 90,7 92 8
4,75 112,6 7,6 100 0
2,36 0,0 0,0 100 0
1,18 0,0 0,0 100 0
0,60 0,0 0,0 100 0
0,30 0,0 0,0 100 0
0,15 0,0 0,0 100 0
Fundo 0,0 0,0 100 0
Total 1499,5 694
Dados Módulo Finura 6,94 D máx 19mm
3.3.1.2 - Material aglomerante
Durante toda a pesquisa o cimento utilizado foi o CPIII 40-RS, por se tratar de um
material de fácil disponibilidade no mercado.
Para a caracterização do cimento, foi realizado o ensaio de finura conforme os
procedimentos da MB- 3432- Cimento Portland- Determinação da finura por meio da
peneira 75µm (nº 200).
A execução do ensaio foi através do procedimento manual, e foram utilizados os
seguintes aparelhos:
• Balança GEHAKA nº 4881, com resolução de 0,01g.
• Peneira com fundo e tampa LM nº 74, com malha metálica de 75µm.
46
• Pincel com cerdas de náilon.
• Bastão de tubo de PVC.
• Flanela limpa e seca.
• Cronômetro.
• Vidro relógio.
Para a execução do ensaio foi pesado 50 g do cimento a ser analisado. Esse
material foi colocado na peneira de malha 075 µm com seu respectivo fundo. Iniciou-
se então, o processo de peneiramento contínuo do cimento, permitindo que todo o
material se espalhasse por igual na tela da peneira para facilitar o peneiramento.
Esse processo foi realizado durante 3,5 minutos, e através de movimentos na
direção horizontal, sendo a peneira constantemente girada de forma que todo o
material fosse peneirado por igual.
Em seguida, colocou-se a tampa no conjunto e procedeu-se um peneiramento
contínuo, estando à peneira ligeiramente inclinada, dando-se golpes com o bastão
para retirar as partículas aderidas à tela, em seguida retirou-se o fundo do conjunto
e passou o pincel na superfície inferior da peneira, encaixando o fundo após a
limpeza deste com a flanela. Retirou a tampa e iniciou o peneiramento com
movimentos suaves de vai e vem horizontal durante 15 minutos. No fim desse
período a tampa foi novamente colocada e o material passante desprezado.
Todos os procedimentos descritos acima foram repetidos até que o peso do cimento
que passou na peneira registrou um valor inferior a 0,05 g.
Por fim o resíduo retido na peneira foi transferido para o vidro-relógio a fim de ser
pesado.
Realizados todos os procedimentos de execução do ensaio, foram obtidos os
seguintes resultados na Tabela 6 abaixo:
47
Tabela 6 - Resultados do ensaio de finura
Cimento Massa Inicial M (g) Massa Final R (g) Finura
F(%) = [(R/M)]x100
CPIII 40-RS 50 0,76 0,2
3.3.1.3 - Traço utilizado
Os procedimentos adotados para a determinação do traço a ser utilizado no
experimento teve como base os dados usualmente utilizados em práticas
laboratoriais.
Procurou-se utilizar um traço intermediário de 1:5. Os valores de α (teor de
argamassa seca) e da relação a/c (água/cimento), foram pré-determinados, por
também serem valores normalmente utilizados em práticas experimentais, 0,55 e
0,60 respectivamente.
3.3.2 - Produção do concreto
A produção do concreto seguiu as seguintes etapas:
3.3.2.1 - Pesagem do material
A produção do concreto parte da pesagem do material. Após a determinação do
traço, procurou utilizar uma quantidade de material suficiente para o preenchimento
do tronco de cone para a determinação do abatimento, e posteriormente a
moldagem de 2 corpos de prova por traço. A quantidade em massa de cada
48
componente utilizado para a produção do concreto está representada na Tabela 7
abaixo.
Tabela 7 - Massa dos materiais utilizados
Material Massa (kg)
Cimento 4,0
Areia 9,2
Brita 10,8
Água 2,4
3.3.2.2 - Mistura dos materiais
Para a mistura dos componentes necessários à produção do concreto, foi utilizada
uma betoneira de 120l da marca Metalim (ver Figura 12), devido ao volume de
concreto ser pequeno, em relação a capacidade de uma betoneira de 320l
normalmente utilizada na produção de concreto, além de que evita a segregação
das partículas na mistura.
Figura 12 - Betoneira utilizada nos ensaios
Antes de colocar qualquer material na betoneira, utiliza-se uma porção dos materiais
para a imprimar a superfície interna da betoneira, quando do primeiro uso.
49
Realizada a imprimação da betoneira, procede-se o lançamento dos materiais no
interior da betoneira na seguinte ordem: agregado graúdo, metade da quantidade de
água da mistura, cimento, mais um quarto de água, agregado miúdo e por fim, mais
um quarto de água.
3.3.3 - Realização do ensaio
3.3.3.1 - Aparelhagem
• Molde para o corpo-de-prova de ensaio, feito de metal não facilmente
atacável pela pasta de cimento com espessura igual ou superiora 1,5 mm. O
molde deve ter a forma de um tronco de cone oco, com as seguintes
dimensões internas:
o diâmetro da base inferior: 200 mm ± 2 mm,
o diâmetro da base superior: 100 mm ± 2 mm,
o altura: 300 mm ± 2 mm.
• A haste de compactação é de seção circular, reta, feita de aço, comprimento
de 600 mm e extremidades arredondadas.
• A placa da base para apoio do molde deve ser metálica, plana, quadrada,
com dimensões não inferiores a 500 mm e espessura igual ou superior a 3
mm.
3.3.3.2 - Procedimento de execução
Na elaboração do ensaio, o cone foi molhado internamente e colocado sobre uma
chapa metálica, também molhada. Uma vez assentado firmemente sobre a chapa,
enche-se o cone com concreto em três camadas de iguais alturas. Cada uma
50
dessas camadas foi “socada” com 25 golpes, com a haste de compactação,
distribuídos uniformemente sobre a seção de cada camada.
A camada inferior foi compactada em toda a sua espessura. A segunda camada e a
camada superior foram compactadas, cada uma através de toda sua espessura e de
forma que os golpes apenas penetrassem na camada anterior. No preenchimento e
na compactação da camada superior, acumulou-se concreto sobre o molde. Após o
adensamento, o excesso de concreto sobre a superfície do molde foi rasado com
uma desempenadeira e com movimentos rolantes da haste de compactação.
Em seguida, após a limpeza da placa de base, foi retirado o molde do concreto
levantando-o cuidadosamente na direção vertical. A operação de retirada do molde
foi realizada entre 5 s e 10 s, com um movimento constante para cima, sem
submeter o concreto a movimentos de torção lateral.
3.4 - RESISTÊNCIA A COMPRESSÃO SIMPLES
Para a moldagem e cura dos corpos de prova e a determinação da resistência
característica aos 28 dias, foram seguidas as orientações da NBR 5738/2003 –
“Moldagem e cura de corpos-de-prova cilíndricos e prismáticos de concreto” e da
NBR 5739/1994 – “Ensaios de compressão de corpos de prova cilíndricos de
concreto”, respectivamente.
3.4.1 - Moldagem e cura dos corpos de prova
Foram moldados dois corpos-de-prova para cada traço. Para a moldagem e cura
dos corpos-de-prova foram analisados os seguintes pontos:
51
3.4.1.1 - Aparelhagem
• Moldes cilíndricos, com diâmetro e altura de 10 e 20cm, respectivamente
(Figura 13).
Figura 13 - Moldes cilíndricos dos corpos-de-prova
• Haste de adensamento de aço, cilíndrica, com superfície lisa, de (16,0 ± 0,2)
mm de diâmetro e comprimento de 600 mm, com dois extremos em forma
semi-esférica, com diâmetro igual ao da haste.
3.4.1.2 - Procedimento de Moldagem
Antes da moldagem dos corpos-de-prova, os moldes e suas bases foram
convenientemente revestidos internamente com uma fina camada de óleo mineral. A
superfície de apoio dos moldes deve ser rígida, horizontal, livre de vibrações e
outras perturbações que possam modificar a forma e as propriedades do concreto
dos corpos-de-prova durante sua moldagem e início de pega.
Após a introdução do concreto, a concha foi deslocada ao redor da borda do molde,
de forma a assegurar uma distribuição simétrica e, imediatamente, com a haste em
movimento circular, o concreto foi nivelado antes de iniciar seu adensamento.
52
O concreto foi introduzido no molde em camadas de volume aproximadamente igual.
Cada camada foi adensada utilizando a haste, que deve penetrar no concreto com
seu extremo em forma de semi-esfera, sendo que os 12 golpes aplicados por
camada foi definido segundo a Tabela 8.
Tabela 8 - Número de Camadas para moldagem dos corpos-de-prova (NBR
5738, 2003).
Como o adensamento foi realizado coma haste, a primeira camada foi atravessada
em toda a sua espessura, evitando-se golpear a base do molde. Os golpes foram
distribuídos uniformemente em toda a seção transversal do molde. Quando a haste
de adensamento criou vazios na massa de concreto, foi realizado um leve batimento
na face externa do molde, até o fechamento destes.
A última camada foi moldada com quantidade em excesso de concreto, de forma
que quando foi adensada, completasse todo o volume do molde e que fosse
possível proceder o rasamento da superfície com a borda do molde, empregando
para isso uma régua metálica ou uma colher de pedreiro adequada, eliminando o
seu excesso.
53
3.4.1.3 - Processo de cura
Após a moldagem, os moldes foram colocados sobre uma superfície horizontal
rígida, livre de vibrações e de qualquer outra causa que pudesse perturbar o
concreto. Durante as primeiras 24h, todos os corpos-de-prova foram armazenados
em local protegido de intempéries, sendo devidamente cobertos com material não
reativo e não absorvente, com a finalidade de evitar perda de água do concreto.
Por fim, os corpos-de-prova foram desmoldados e identificados, e em seguida,
submersos em água até o momento do ensaio de compressão axial.
3.4.2 - Ensaio de Compressão Axial
O ensaio de compressão axial seguiu os seguintes procedimentos (NBR 5739,
1980):
3.4.2.1 - Aparelhagem
Para o ensaio de compressão dos corpos-de-prova foi utilizada a máquina servo-
hidráulica microprocessada para ensaios HD 200T (ver Figura 14).
54
Figura 14 - Máquina utilizada para a compressão axial
3.4.2.2 - Procedimento
Até a idade de ruptura, 28 dias, os corpos-de-prova foram mantidos submersos em
água. Para a regularização da superfície dos corpos de prova cilíndricos, foi
realizado o capeamento à quente com uma mistura de enxofre e caulim (ver Figura
15).
55
Figura 15 - Etapas do capeamento dos corpos-de-prova
As faces dos pratos de carga e do corpo-de-prova foram limpas e secas antes do
corpo-de-prova ser colocado em posição de ensaio. O corpo-de-prova foi
cuidadosamente centralizado no prato inferior, com auxílio do(s) círculo(s)
concêntrico(s) de referência.
A escala de força utilizada para promover a ruptura do corpo-de-prova, foi pré-
determinada pelos técnicos do laboratório, sendo que esta carga compreendida no
intervalo de 10% a 90% do fundo de escala.
A carga de ensaio foi aplicada continuamente e sem choques, com velocidade de
carregamento entre 0,3 MPa/s e 0,8 MPa/s.
A resistência à compressão foi obtida, dividindo-se a carga da ruptura pela área da
seção transversal do corpo-de-prova, onde o resultado foi expresso com
aproximação de 0,1 MPa.
56
Algumas etapas do ensaio de compressão axial podem ser verificadas na Figura 16
abaixo:
Figura 16 - Etapas do ensaio de compressão axial
57
4 - APRESENTAÇÃO E DISCUSSÃO DOS RESULTADOS
EXPERIMENTAIS
No presente capítulo são apresentados os resultados referentes ao estudo
preliminar para a seleção dos agregados miúdos, os do abatimento do tronco de
cone para as dosagens escolhidas e a discussão sobre a influência da granulometria
na trabalhabilidade do concreto.
4.1 - ESTUDO PRELIMINAR – ANÁLISE DA GRANULOMETRIA DAS AREIAS
Nesta apresentação dos resultados, estão representadas as curvas granulométricas,
com as porcentagens retidas acumuladas das amostras das areias extraídas para
análise, com o intuito de avaliar as características granulométricas, basicamente o
teor de finos, a fim de selecionar as areias adequadas ao estudo proposto.
As tabelas abaixo representam os dados obtidos na análise granulométrica: A
Tabela 9 mostra os dados da granulometria da areia A; a Tabela 10 mostra os dados
da granulometria da areia B, a Tabela 11 mostra os dados da granulometria da areia
C; a Tabela 12 mostra os dados da granulometria da areia D; a Tabela 13 mostra os
dados da granulometria da areia E e a Tabela 14 mostra os dados da granulometria
da areia F.
58
Tabela 9 - Dados da granulometria da Areia A
Peneiras
(mm)
Material retido
(g)
Percentual
retido (%)
Percentual retido
acumulado (%)
Percentual
passante
acumulado (%)
4,75 0,8 0,2 0 100
2,36 10,4 2,1 2 98
1,18 51,8 10,4 13 87
0,60 100,2 20,0 33 67
0,30 141,8 28,4 61 39
0,15 135,1 27,0 88 12
0,075 44,5 8,9 97 3
Fundo 15,4 3,1 100 0
Total 500,0 197
Tabela 10 - Dados da granulometria da Areia B
Peneiras
(mm)
Material retido
(g)
Percentual
retido (%)
Percentual retido
acumulado (%)
Percentual
passante
acumulado (%)
4,75 0,4 0,1 0 100
2,36 10,5 2,1 2 98
1,18 39,0 7,8 10 90
0,60 80,3 16,1 26 74
0,30 220,4 44,1 70 30
0,15 105,0 21,0 91 9
0,075 32,4 6,5 98 2
Fundo 12,0 2,4 100 0
Total 500,0 199
59
Tabela 11 - Dados da granulometria da Areia C
Peneiras
(mm)
Material retido
(g)
Percentual
retido (%)
Percentual
retido
acumulado (%)
Percentual
passante
acumulado (%)
4,75 23,1 4,1 4 96
2,36 84,1 15,0 19 81
1,18 114,3 20,4 39 61
0,60 139,0 24,8 64 36
0,30 120,0 21,4 86 14
0,15 55,0 9,8 95 5
0,075 17,0 3,0 98 2
Fundo 8,5 1,5 100 0
Total 560,9 307
Tabela 12 - Dados da granulometria da Areia D
Peneiras
(mm)
Material retido
(g)
Percentual
retido (%)
Percentual retido
acumulado (%)
Percentual
passante
acumulado (%)
4,75 12,7 2,5 2 98
2,36 20,1 4,0 7 93
1,18 78,0 15,6 22 78
0,60 172,2 34,4 57 43
0,30 141,7 28,3 85 15
0,15 52,0 10,4 95 5
0,075 16,8 3,4 99 1
Fundo 6,5 1,3 100 0
Total 500,0 268
60
Tabela 13 - Dados da granulometria da Areia E
Peneiras
(mm)
Material retido
(g)
Percentual
retido (%)
Percentual
retido
acumulado (%)
Percentual
passante
acumulado (%)
4,75 2,3 0,3 0 100
2,36 2,8 0,4 1 99
1,18 11,2 1,6 2 98
0,60 118,1 16,4 19 81
0,30 424,0 59,0 78 22
0,15 129,1 18,0 96 4
0,075 20,8 2,9 99 1
Fundo 9,9 1,4 100 0
Total 718,2 196
Tabela 14 - Dados da granulometria da Areia F
Peneiras
(mm)
Material retido
(g)
Percentual
retido (%)
Percentual
retido
acumulado (%)
Percentual
passante
acumulado (%)
4,75 40,5 6,8 7 93
2,36 69,7 11,7 18 82
1,18 162,9 27,2 46 54
0,60 217,9 36,4 82 18
0,30 83,0 13,9 96 4
0,15 17,8 3,0 99 1
0,075 4,4 0,7 100 0
Fundo 1,7 0,3 100 0
Total 597,9 348
61
A Tabela 15 abaixo apresenta os módulos de finura e o diâmetro máximo (Dmáx) das
respectivas áreas extraídas para o ensaio granulométrico:
Tabela 15 - Grandezas utilizadas na composição granulométrica Areia Módulo de Finura (MF) Dmáx (mm)
A 1,97 2,36
B 1,99 2,36
C 3,07 4,75
D 2,68 4,75
E 1,96 1,18
F 3,48 4,75
A Tabela 16 representa as faixas dos agregados miúdos em relação ao seu módulo
de finura, segundo a NBR 7211/1983.
Tabela 16 - Classificação das faixas dos agregados miúdos segundo o módulo de finura (NBR 7211, 1983).
MUITO FINA FAIXA 01 1,35 a 2,25
FINA FAIXA 02 1,71 a 2,85
MÉDIA FAIXA 03 2,11 a 3,38
GROSSA FAIXA 04 2,71 a 4,02
AREIA DE PRAIA ---- 1,39
62
A Tabela 17 abaixo representa os limites granulométricos para o enquadramento do
agregado miúdo na sua respectiva zona.
Tabela 17 - Limites granulométricos de agregado miúdo (NBR 7211, 1983).
A Figura 17 representa a curva granulométrica da Areia A, comparada aos limites
granulométricos da NBR 7211/1983.
Figura 17 - Curva granulométrica da Areia A
63
Comparando seu módulo de finura encontrado na Tabela 15 com os valores das
faixas dos agregados miúdos segundo a NBR 7211/1983 (ver Tabela 16), observa-
se que seu módulo de finura está incluído em duas faixas: areia muito fina e areia
fina. Analisando o traçado com os limites granulométricos da zona fina, nota-se que
a areia A apresentou uma distribuição dos grãos mais próxima da areia fina.
Portanto, fazendo um comparativo entre sua curva granulométrica e o seu módulo
de finura, chegou-se a classificação da areia A, como uma areia fina.
A Figura 18 representa a curva granulométrica da Areia B comparada aos limites
granulométricos da NBR 7211/1983.
.
Figura 18 - Curva granulométrica da Areia B
Comparando seu módulo de finura encontrado na Tabela 15 com os valores das
faixas dos agregados miúdos segundo a NBR 7211/1983 (ver Tabela 16), observa-
se que seu módulo de finura está incluído em duas faixas: areia muito fina e areia
fina. Analisando o traçado com os limites granulométricos da zona fina, nota-se que
a areia B apresentou uma distribuição dos grãos mais próxima da areia fina.
Portanto, fazendo um comparativo entre sua curva granulométrica e o seu módulo
de finura, chegou-se a classificação da areia B, como uma areia fina.
64
A Figura 19 representa a curva granulométrica da Areia C comparada aos limites
granulométricos da NBR 7211/1983.
Figura 19 - Curva granulométrica da Areia C
Comparando seu módulo de finura encontrado na Tabela 15 com os valores das
faixas dos agregados miúdos segundo a NBR 7211/1983 (ver Tabela 16), observa-
se que seu módulo de finura está incluído em duas faixas: areia média e areia
grossa. Analisando o traçado com os limites granulométricos da zona grossa, nota-
se que a areia C apresentou uma distribuição dos grãos mais próxima da areia
grossa. Portanto, fazendo um comparativo entre sua curva granulométrica e o seu
módulo de finura, chegou-se a classificação da areia C, como uma areia grossa.
65
A Figura 20 representa a curva granulométrica da Areia D comparada aos limites
granulométricos da NBR 7211/1983.
Figura 20 - Curva granulométrica da Areia D
Comparando seu módulo de finura encontrado na Tabela 15 com os valores das
faixas dos agregados miúdos segundo a NBR 7211/1983 (ver Tabela 16), observa-
se que seu módulo de finura está incluído em duas faixas: areia média e areia
grossa. Analisando o traçado com os limites granulométricos da zona média, nota-se
que a areia D apresentou uma distribuição dos grãos mais próxima da areia média.
Portanto, fazendo um comparativo entre sua curva granulométrica e o seu módulo
de finura, chegou-se a classificação da areia D, como uma areia fina.
66
A Figura 21 representa a curva granulométrica da Areia E comparada aos limites
granulométricos da NBR 7211/1983.
Figura 21 - Curva granulométrica da Areia E
Comparando seu módulo de finura encontrado na Tabela 15 com os valores das
faixas dos agregados miúdos segundo a NBR 7211/1983 (ver Tabela 16), observa-
se que seu módulo de finura está incluído em duas faixas: areia muito fina e areia
fina. Analisando o traçado com os limites granulométricos da zona fina, nota-se que
a areia E apresentou uma distribuição dos grãos mais próxima da areia fina.
Portanto, fazendo um comparativo entre sua curva granulométrica e o seu módulo
de finura, chegou-se a classificação da areia E, como uma areia fina.
67
A Figura 22 representa a curva granulométrica da Areia F comparada aos limites
granulométricos da NBR 7211/1983.
Figura 22 - Curva granulométrica da Areia F
Comparando seu módulo de finura encontrado na Tabela 15 com os valores das
faixas dos agregados miúdos segundo a NBR 7211/1983 (ver Tabela 16), observa-
se que seu módulo de finura está incluído em uma única faixa: areia grossa.
Analisando o traçado com os limites granulométricos da zona grossa, nota-se que a
areia F apresentou uma distribuição dos grãos entre as zonas média e grossa.
Apesar do traçado da curva não esclarecer em qual zona ela está classificada, seu
módulo de finura estava incluído na faixa grossa, chegando-se a classificação da
areia F, como uma areia grossa.
A Figura 23 abaixo representa um comparativo da distribuição granulométrica dos
agregados miúdos utilizados na pesquisa. É notável a diferença no traçado das
curvas. A areia E, por exemplo, apresenta um percentual de material retido
acumulado nas peneiras menos espessas (150 µm e 300 µm) maior do que a Areia
F. A quantidade de material das areias com uma granulometria mais fina que
ultrapassa a malha da peneira 300 µm é bem maior do que comparado com as
areias mais grossas.
68
Figura 23 - Comparativo entre as areias analisadas
A Tabela 18 abaixo representa os valores correspondentes ao material passante
pela peneira 300 µm e o material passante pela peneira 0,075 mm. O material
passante pela peneira 300 µm, teor de finos, foi um dos fatores que influenciaram na
escolha das areias a serem utilizadas na segunda etapa do programa experimental.
Tabela 18 - Teor de material dos agregados miúdos passante pelas peneiras 300 µm e 0,075 mm
Areia Material Passante pela
peneira 300µm (%)
Material Passante pela
peneira 0,075mm (%)
A 39 3,1
B 30 2,4
C 14 1,5
D 15 1,3
E 22 1,4
F 4 0,3
69
A Tabela 19 abaixo representa os limites granulométricos do agregado miúdo de
acordo com a NBR 7211/2005.
Tabela 19 - Limites da distribuição granulométrica do agregado miúdo (NBR 7211, 2005).
Com a revisão da NBR 7211 em 2005, foi determinado uma classificação das zonas,
devido aos limites da distribuição granulométricos do agregado miúdo, em zona
utilizável e zona ótima, diferentemente da versão antiga NBR 7211/1983, a qual
determinava quatro zonas para a classificação das areias muito fina, fina, média e
grossa.
70
A Figura 24 abaixo representa a distribuição granulométrica das areias de acordo
com a NBR 7211//2005, inseridas entre os limites da zona utilizável.
Figura 24 - Distribuição granulométrica das areias em relação aos limites
granulométricos da faixa utilizável da NBR 7211/ 2005.
A partir da Figura 24, conclui-se que todas as areias utilizadas apresentavam uma
distribuição granulométrica inserida entre os limites da zona utilizável. As areias E e
F apresentaram pontos fora dos limites inferior e superior respectivamente. O gráfico
traçado apenas representou a distribuição dos grãos das areias em relação a norma
revisada NBR 7211/2005, não representando efeito na seleção das areias para a
segunda parte do programa experimental, visto que, o módulo de finura, o traçado
das curvas granulométricas de cada areia e o teor de finos foram fatores
determinantes para essa escolha.
71
A Figura 25 abaixo representa a distribuição granulométrica das areias de acordo
com a NBR 7211//2005, inseridas entre os limites da zona ótima.
Figura 25 - Distribuição granulométrica das areias em relação aos limites
granulométricos da faixa ótima da NBR 7211/2005.
A partir da Figura 25, conclui-se que todas as areias utilizadas apresentavam uma
distribuição granulométrica fora dos limites da zona ótima. O gráfico traçado apenas
representou a distribuição dos grãos das areias em relação a norma revisada NBR
7211/2005, não representando efeito na seleção das areias para a segunda parte do
programa experimental, visto que, o módulo de finura, o traçado das curvas
granulométricas e o teor de finos foram fatores determinantes para essa escolha.
Após a análise das tabelas com os valores obtidos no ensaio de todas as areias, e
do gráfico comparativo, optou-se, por conveniência da metodologia aplicada, excluir
algumas amostras, pois o objetivo principal dessa análise granulométrica era
verificar e encontrar algumas distinções nas características granulométricas para
assim poder, na próxima etapa experimental, utilizá-las.
72
Depois de verificada cada uma das areias nas faixas da norma NBR 7211/1983,
concluiu-se que as areias A, B e E além de possuírem uma curva granulométrica
bem próxima, se enquadraram na zona da areia fina. Como a areia E, apresentou
uma quantidade de finos maior do que a A e a B, sendo que o teor de finos
corresponde o item de grande relevância no trabalho, decidiu-se utilizá-la e
conseqüentemente, excluir as outras duas.
Em relação às areias C, D e F, cujos módulos de finura se encaixam mais próximas
à zona grossa, apesar do traçado da curva D indicar ela como uma areia média
achou-se mais conveniente e também a fim de reduzir a quantidade de amostras,
utilizar as areias C e F, excluindo a areia D.
Segundo a atualização da NBR 7211 em 2005, a qual classifica a areia, a partir dos
limites granulométricos do agregado miúdo, e dos gráficos a cima, conclui-se que as
areias escolhidas (C, E e F) possuem sua distribuição granulométrica inserida na
zona utilizável da norma, e com pontos da curva fora da zona ótima.
4.2 - AVALIAÇÃO DO ABATIMENTO DO TRONCO DE CONE
A Tabela 20 abaixo representa os resultados obtidos na execução do ensaio do
abatimento do tronco de cone com base na NBR NM 67/1996:
Tabela 20 - Resultados do abatimento para as dosagens feitas com as areias C, E e F conforme Tabela 7
Areia Abatimento
01 (mm)
Abatimento
02 (mm)
Abatimento
03 (mm) Média
Desvio
padrão
Coef.
De
variação
Areia C 132 138 134 135 0,31 2,27
Areia E 119 122 128 123 0,46 3,73
Areia F 148 145 151 148 0,30 2,03
73
Analisando os resultados encontrados observa-se a influência da granulometria dos
agregados na trabalhabilidade do concreto. Como o cimento, o agregado graúdo e a
relação água/cimento se mantiveram a mesma para todos os traços, havendo
apenas a variação do agregado miúdo, verifica-se a influência do agregado miúdo
nos resultados do abatimento do concreto.
Considerando para análise, valor médio dos abatimentos, o concreto que utilizou a
areia E, apresentou um valor menor do que o da areia C, e este, menor que o da
areia F. O que se explica a influência de teor de finos desses agregados na
trabalhabilidade do concreto, visto que, como foi fixada a relação água/cimento, o
concreto que utilizou a areia E, necessitaria de mais água para se obter um
abatimento mais próxima das areias C e F.
Segundo a NBR 7211/1983, para agregado miúdo, teores ótimos passantes na
peneira 300 µm entre 6% e 17%, podem atingir 27%, e para a peneira 150 µm, entre
2% e 7%, permitindo atingir 22%.
As areias C e F apresentaram teores passantes na peneira 300 µm, de 14,4 e 4,0 %
respectivamente. Já a areia E analisada, apresentou um teor passante de 22,3 %,
acima do valor ótimo. Como, excesso de material fino, reduz o valor do abatimento
do concreto, os valores dos abatimentos dos concretos que utilizaram as areias F, C
e E apresentaram uma distinção, devido aos seus diferentes teores de material
passante pela peneira 300 µm.
4.3 - AVALIAÇÃO DA RESISTÊNCIA À COMPRESSÃO
A Tabela 21 mostra os resultados das resistências dos concretos produzidos,
utilizando as areias selecionadas. A areia E, por apresentar uma descontinuidade na
sua distribuição granulométrica, teve uma quantidade menor de vazios (sabendo que
se utilizou em todos os traços o mesmo agregado graúdo e a mesma relação
água/cimento) preenchidos pela pasta de cimento do que as areias C e F, resultando
numa menor resistência média final do concreto. As areias C e F, por apresentarem
74
uma distribuição mais contínua teve uma maior quantidade de vazios preenchidos,
resultando numa maior resistência aos 28 dias.
Tabela 21 - Resultados da resistência a compressão aos 28 dias para as dosagens feitas com as areias C, E e F conforme Tabela 7
Areia Resistência
01 (MPa)
Resistência
02 (MPa)
Resistência
03 (cm) Média
Desvio
padrão
Coef.
De
variação
Areia C 22,5 21,1 22,8 22,1 0,89 4,00
Areia E 19,3 16,8 18,3 18,1 1,25 6,87
Areia F 22,6 26,5 23,5 24,2 2,03 8,40
75
5 - CONSIDERAÇÕES FINAIS
5.1 - CONCLUSÕES
A qualidade final de uma estrutura de concreto armado depende tanto do controle de
suas propriedades no estado fresco como no seu estado endurecido.
Outros aspectos devem ser levados em consideração quando se deseja obter
concretos de qualidade; entre eles o controle das propriedades do concreto fresco,
pois estes são fundamentais à execução das estruturas e às propriedades da
estrutura de concreto endurecido, principalmente quando se fala em
trabalhabilidade.
Desta forma a realização desta pesquisa experimental teve como principal
conclusão a de que foi possível constatar a influência dos agregados miúdos, mas
precisamente do seu teor de finos, na trabalhabilidade do concreto.
Para a caracterização do agregado miúdo, deve-se levar em consideração o módulo
de finura, o diâmetro máximo, o traçado de sua curva granulométrica em relação a
faixa da norma que a areia está inserida e conseqüentemente, a quantidade de
grãos finos existente. Os valores do módulo de finura se repetem em diferentes
faixas; o traçado das curvas granulométricas pode apresentar trechos mais próximos
de uma faixa correspondente a uma areia fina, por exemplo, e no outro trecho,
próximo de uma areia grossa; o diâmetro máximo, por si só, não classifica a areia
quanto a sua granulometria. A análise conjunta desses parâmetros possibilitou a
diferenciação das areias e sua provável classificação.
Na produção do concreto, considerando o mesmo traço, só variando o tipo agregado
miúdo e mantendo a mesma proporção, e executando o ensaio do abatimento do
tronco de cone, constatou-se que o abatimento decrescia conforme fosse utilizando
agregados miúdos com maior teor de finos.
76
Portanto, agregados com alto teor de finos, necessitam de maior quantidade de
água para um mesmo abatimento de tronco de cone, e conseqüentemente, para
manter a relação água/cimento, de uma maior quantidade de cimento, encarecendo
o custo do concreto.
Apesar das possíveis imperfeições na moldagem dos corpos-de-prova, as quais
interferem na resistência final do concreto, percebeu-se que mantendo o mesmo
agregado graúdo e a relação água/cimento, e variando a granulometria do agregado
miúdo, ocorreram diferentes valores da resistência a compressão final.
No concreto, agregados miúdos com descontinuidade na sua distribuição
granulométrica, no caso da areia E que teve um maior teor de finos, necessitam de
mais pasta de cimento para preencherem os vazios existentes entre eles e os
agregados graúdos utilizados. Logo, percebeu-se que para um mesmo traço, uma
areia com descontinuidade granulométrica, provocou uma maior quantidade de
vazios, onde a pasta de cimento utilizada foi insuficiente para preenchê-los, do que
areias com uma maior continuidade. Vazios influenciam negativamente nos valores
finais das resistências dos concretos, necessitando de uma maior quantidade de
pasta de cimento, ou seja, encarecendo o custo de produção.
5.2 - RECOMENDAÇÕES PARA TRABALHOS FUTUROS
Com base nos estudos realizado, propõe-se a continuação da pesquisa por meio
dos tópicos listados a seguir:
• verificar outras propriedades do agregado miúdo que influenciem na
trabalhabilidade do concreto;
• caracterizar a trabalhabilidade do concreto a partir de outros ensaios;
• fazer um estudo semelhante ao desenvolvido nesta tese, utilizando uma
quantidade maior de amostras.
77
REFERÊNCIAS:
ARAÚJO, F. E. ; GOMES, V. ; WEBER, S. L. ; PRUDÊNCIO JÚNIOR, L. R. .
Influência da sequência de mistura dos materiais na betoneira na resistência
do concreto de alto desempenho. In: 43 Congresso Brasileiro de Concreto, 2001,
Foz do Iguaçu. 43 Congresso Brasileiro de Concreto, 2001. v. 1. p. 21-33.
ARMANGE, L. C. Utilização de areia de fundição residual para uso e m
argamassa . Joinville, 2007. 41p. Dissertação (Mestrado) – Programa de Pós-
Graduação em Ciência e Engenharia dos Materiais, Universidade do Estado de
Santa Catarina.
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. Agregados –
determinação da composição granulométrica: NBR NM 248. Rio de Janeiro,
2003.
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. Agregados –
determinação da absorção de água em agregados miúdo s: NBR 9777. Rio de
Janeiro, 1987.
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. Agregados –
determinação da massa específica de agregados miúdo s por meio do frasco de
Chapman: NBR 9776. Rio de Janeiro, 1987.
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. Agregado para concreto:
NBR 7211. Rio de Janeiro, 1983.
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. Agregado para concreto:
NBR 7211. Rio de Janeiro, 2005.
78
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. Concreto – determinação
da consistência pelo abatimento do tronco de cone: NM 67, 1996.
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. Concreto – Ensaio de
compressão de corpos-de-prova : NBR 5739. Rio de Janeiro, 2003.
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. Materiais de pedra e
agregados naturais: NBR 7225. Rio de Janeiro, 1993.
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. Moldagem e cura de
corpos-de-prova cilíndricos ou prismáticos de concr eto: NBR 5738. Rio de
Janeiro, 2003.
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. Projeto de estruturas de
concreto armado: NBR 6118. Rio de Janeiro, 2004.
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. Redução de amostra de
campo de agregados para ensaio de laboratório: NBR 9941. Rio de Janeiro,
1987.
BAUER, L. A. F. Materiais de Construção . São Paulo: Livros Técnicos e Científicos
Editora S/A, 1995. 529p.
CASTRO, A. L. de; LIBORIO, J. B. L. A Influência dos agregados sobre o
comportamento do concreto de alto desempenho no est ado fresco. In:
CONGRESSO BRASILEIRO DE CONCRETO, 48., 2006, Rio de Janeiro. Anais...
[CD-ROM]. 10p.
HELENE, P. R. L.; TERSIAN, P. Manual de dosagem e controle do concreto . São
Paulo: PINI; Brasília: SENAI, 1992. 349p.
LOTURCO, B. Reconstituição de traço. Revista Téchne , n.101, p. 56-59, ago. São
Paulo, 2005.
79
MAIA, L. V. S. Ensaios Tecnológicos . Joinville, 2008. 45p.
MEHTA, P. K.; MONTEIRO, P. J. M. Concreto: estrutura, propriedades e
materiais. São Paulo: PINI, 1994. 573p.
NAVARRO, R. F. Fundamentos de reologia de polímeros . Caxias do Sul: Ed.
EDUCS, 1997. 265p.
NEVILLE, A. M., Propriedades do Concreto . São Paulo: PINI, 1997. 828p.
PETRUCCI, E. Concreto de cimento Portland . Porto Alegre: Ed. Globo, 1982.
307p.
POPOVICS, S. Fundamentals of Portland cement concrete: a quantit ative approach. Ed. John Wiley & Sons, Inc. U.S.A, 1982. 477p.
POWERS, T. C. Properties of fresh concrete. Ed. John Wiley & Sons, 1968. New York.
REZENDE, L.S. R; DJANIKIAN, J.G. Resistência ao cisalhamento do concreto
fresco por compressão triaxial . São Paulo: EPUSP, 1998. 30p.
SOBRAL, H. S. Propriedades do Concreto Fresco . São Paulo: ABCP, 1977. 64p.
SOLOTEST. Equipamentos para solo, cimento, argamassa ... 2007. Fotos de
equipamentos. Disponível em: <http:// www.solotest.com.br/
solotest/mat.asp?indent=1> Acesso em 2008.
STURMER, M. R. Retração do Concreto: Avaliação do Estado da Arte . Belo
Horizonte, 2007. 63p. Monografia (Especialização) – Universidade Federal de Minas
Gerais.
TATTERSALL, G. H. Workability and quality control of concrete. Ed. E&FN Spon.
1991. London. 262p.
80
TATTERSALL, G. H. &. BANFILL, P. G. H. The Rheology of Fresh Concrete. Ed.
Pitman Publishing Inc., 1983. Boston, USA. 356p.
VOTORAN. Cimento. 2007. Figuras ilustrativas . Disponível em: <
http://www.solotest.com.br/solotest/solotest.asp> Acesso em 2008.