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Proposta de um novo método de composição de betões auto-compactáveis
Betão auto-compactável – Metodologia de composição 3-1
3. PROPOSTA DE NOVO MÉTODO DE COMPOSIÇÃO
DE BETÕES AUTO-COMPACTÁVEIS 3-3
3.1 INTRODUÇÃO 3-3
3.2 BASES DA PROPOSTA 3-5
3.3 PREVISÃO DA COMPACIDADE 3-6
3.4 DETERMINAÇÃO DA QUANTIDADE DE LIGANTE 3-7
3.5 DOSAGEM DOS ADJUVANTES 3-8
3.6 QUANTIFICAÇÃO DOS AGREGADOS 3-8
3.7 PROPOSTA DE UMA CURVA DE REFERÊNCIA PARA BETÕES AUTO-
COMPACTÁVEIS 3-14
3.8 VOLUME DE VAZIOS 3-17
3.9 ÁGUA DE AMASSADURA 3-18
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Proposta de um novo método de composição de betões auto-compactáveis
Betão auto-compactável – Metodologia de composição 3-2
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Proposta de um novo método de composição de betões auto-compactáveis
Betão auto-compactável – Metodologia de composição 3-3
3. Proposta de novo método de composição de betões auto-
compactáveis
3.1 Introdução
A composição de um betão é definida de forma a satisfazer o comportamento
solicitado, nomeadamente, a trabalhabilidade, a resistência e a durabilidade. Deste
modo o estudo de composição de um betão deve estar dividido em três fases:
levantamento das condições do local de aplicação do betão; definição do estudo de
composição e verificação da composição estudada.
Na primeira fase, será realizado o levantamento dos condicionantes estruturais, dos
requisitos impostos por razões construtivas e das condições ambientais locais. Com
base neste levantamento são definidas a resistência pretendida, a dimensão máxima
dos agregados, a classe de exposição, em suma, as especificações do comportamento
do betão. Na segunda fase, é feita a escolha e caracterização dos componentes do
betão (cimento, adições, agregados, adjuvantes e água), seguindo-se a definição das
proporções iniciais de cada um dos componentes. Finalmente, na terceira fase, são
realizados ensaios de estudo, através de amassaduras experimentais, por forma a
aferir das características do betão obtido. Este processo é iterativo; caso as
características obtidas não satisfaçam as especificações, é necessário voltar de novo à
segunda fase, proceder a rectificações e continuar o ciclo, e assim sucessivamente
[Lourenço, 1995].
Lourenço, J. F. no seu trabalho “Formulação de betões” [Lourenço, 1995] publica
um fluxograma do processo de estudo de composição extremamente esclarecedor,
que se apresenta na figura 3-1.
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Proposta de um novo método de composição de betões auto-compactáveis
Betão auto-compactável – Metodologia de composição 3-4
Figura 3-1 – Fluxograma do processo de composições de betões [Lourenço, 1995]
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Proposta de um novo método de composição de betões auto-compactáveis
Betão auto-compactável – Metodologia de composição 3-5
3.2 Bases da proposta
Um betão é uma mistura de cimento, agregados, água e eventualmente adições e
adjuvantes em proporções convenientemente definidas por forma a obter as
especificações de comportamento pretendidas. Neste sentido, um betão auto-
compactável difere dos betões normais sobretudo no seu comportamento.
Se o fluxograma apresentado é válido para betões normais também será para betões
auto-compactáveis. Contudo, para a previsão da compacidade e para a quantificação
dos vários constituintes deve haver necessidade de recorrer a métodos diferentes dos
habitualmente utilizados. Assim sendo propõe-se que:
a) a previsão da compacidade se realize através da expressão de Faury, sendo
que os parâmetros utilizados devem ser avaliados e definidos;
b) a dosagem de ligante seja definida em função da resistência pretendida. Para
isso a utilização da expressão de Feret, ou outra semelhante pode ser
utilizada. No entanto, para os betões auto-compactáveis a necessidade de pó,
de modo a garantir a auto-compactação, pode ser definidora da quantidade de
ligante;
c) a dosagem de adjuvante seja definida através das fichas técnicas das
indústrias produtoras. Pode ter interesse realizar ensaios em pastas para
avaliar o efeito do adjuvante sobre o ligante e a sua dosagem óptima;
d) a quantificação de cada uma das classes de agregados se realize pelo método
das curvas de referência. Será proposta uma curva de referência para betões
auto-compactáveis;
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Proposta de um novo método de composição de betões auto-compactáveis
Betão auto-compactável – Metodologia de composição 3-6
e) o volume de vazios seja o definido na norma 613 do ACI;
f) a quantidade de água seja definida em função da compacidade, do volume de
vazios e da dosagem de adjuvante.
Nos sub-capítulos seguintes serão desenvolvidas as várias propostas e no capítulo 6
Avaliação do método de composição proposto serão definidas as expressões e os
parâmetros nelas intervenientes.
3.3 Previsão da compacidade
Uma unidade de volume de betão pode dividir-se numa parte sólida, composta pelo
somatório dos volumes absolutos dos diversos componentes, que se define como
compacidade (σ), e uma outra composta por líquidos e ar, identificada pelo índice de
vazios(I). O índice de vazios é possível ser determinado pela expressão de Faury
[Lourenço, 1995]:
75,0DR
'KDKI
max
5max −
+= ( 3-1 )
Sendo: K um coeficiente numérico que depende da consistência do betão, da
potência de compactação, da natureza dos agregados e também da utilização de
adjuvantes; Dmax a máxima dimensão dos agregados, em mm; K’ um parâmetro
função dos meios de compactação e R o raio médio do molde. Nos casos correntes
considera-se R=Dmax e a equação (3-1) passa a ser:
'K4DKI
5max
+= ( 3-2 )
Os valores de K e de K’ para betões normais são apresentados nas tabelas 3-1 e 3-2
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Proposta de um novo método de composição de betões auto-compactáveis
Betão auto-compactável – Metodologia de composição 3-7
[Lourenço, 1995].
Tabela 3-1 – Valores de K para utilização na expressão de Faury
Consistência Betão sem adjuvante
Betão com fraca dosagem de plastificante
Betão com forte dosagem de plastificante
Betão com fraca dosagem de
superplastificante
Betão com forte dosagem de
superplastificante
Terra húmida 0,280 0,265 0,255 0,250 0,245
Seca 0,310 0,295 0,285 0,280 0,250
Plástica 0,340 0,325 0,315 0,305 0,275
Mole 0,370 0,350 0,340 0,330 0,300
Fluída 0,400 0,380 0,370 0,360 0,320
Tabela 3-2 – Valores de K’ para utilização na expressão de Faury
Meios especiais de compactação
Compactação potente
Compactação corrente
Compactação fraca
Sem compactação
0,002 0,003 0,003 0,003 0,004
No caso do betão auto-compactável K’ será considerado igual a 0,004, uma vez que
Faury propõe esta valor para K’ no caso de não haver compactação e o valor de K
será avaliado no capítulo 6 Avaliação do método de composição proposto.
Estimado o índice de vazios a compacidade será o seu complementar, I1−=σ .
3.4 Determinação da quantidade de ligante
Num betão normal a quantidade de ligante é na generalidade dos casos definida em
função da resistência e da durabilidade. Pode por isso utilizar-se a expressão de
Feret, que a seguir se apresenta, para estimar a quantidade de ligante necessária à
obtenção da resistência pretendida [Lourenço, 1995a].
2j,ij,c kf γ×= ( 3-3 )
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Proposta de um novo método de composição de betões auto-compactáveis
Betão auto-compactável – Metodologia de composição 3-8
Sendo: j,cf o valor da tensão de rotura do betão à compressão, em MPa, j dias após a
amassadura; j,ik um parâmetro determinado em função das características do ligante
usado (i) e da idade (j); γ a compacidade da pasta ligante enquanto fresca definida
analiticamente como I+ν
ν=γ sendo ν o volume absoluto de ligante e I o índice de
vazios.
A estimativa da dosagem de ligante é então feita da seguinte forma:
a) adoptando valores para j,cf e j,ik obtém-se j,i
j,c
kf
=γ ;
b) pode-se calcular o volume absoluto de ligante γ−
×γ=ν1
I
No caso do betão auto-compactável as necessidades de pó para a obtenção da auto-
compactação são, na maioria dos casos, sempre que as resistências exigidas não
sejam muito elevadas, as grandes definidoras da quantidade de ligante. Desta forma
sempre que a quantidade de pó obtida através da expressão de Feret seja inferior ao
limite mínimo preconizado pela JSCE (0,160m3/m3) se adopte o último.
3.5 Dosagem dos adjuvantes
Para a dosagem dos adjuvantes deve seguir-se as recomendações dos fabricantes.
Eventualmente terá interesse realizar alguns ensaios em pastas para aferir do efeito
deste sobre o ligante e a sua dosagem óptima.
3.6 Quantificação dos agregados
A quantificação dos agregados é habitualmente realizada com recurso a curvas de
referência, que representam a mistura que confere ao betão a compacidade que se
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Proposta de um novo método de composição de betões auto-compactáveis
Betão auto-compactável – Metodologia de composição 3-9
previu para as condições de colocação desse betão [Lourenço, 1995].
Existem diversas curvas de referência, que foram propostas por vários autores ao
longo dos anos; no entanto considera-se que as curvas de referência de Bolomey e de
Faury são, no nosso país, as mais amplamente divulgadas e aplicadas, razão pela qual
se fará, acerca destas, uma breve apresentação.
Importa salientar que estas duas curvas de referência consideram uma mistura
granulométrica, não só de agregados, mas além dos agregados juntam-lhe o cimento
e as adições. É por isso necessário proceder à reformulação das curvas, de modo a
que elas, depois de descontado o cimento e as adições, considerem os agregados
como a totalidade de um conjunto granular de referência. Para isso considera-se
[Lourenço, 1995]:
[ ]sc
sc p100100p)d(p)d('p
++ −
×−= ( 3-4 )
Sendo: )d('p a percentagem em volume absoluto da totalidade dos agregados que
passam através do peneiro de malha d; )d(p a percentagem em volume absoluto da
totalidade dos agregados, do cimento e das adições que passam através do peneiro de
malha d; scp + a percentagem em volume absoluto de cimento e adições em relação à
totalidade de material sólido, ou seja, 100scp sc ×σ+=+ , sendo c e s o volume
absoluto de cimento e adições, respectivamente e σ a compacidade ou volume
absoluto de sólidos por m3 de betão.
Definida a curva de referência p’(d), interessa determinar a curva da mistura real que
melhor se ajusta à curva de referência. Para isso basta obter as proporções, em
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Proposta de um novo método de composição de betões auto-compactáveis
Betão auto-compactável – Metodologia de composição 3-10
volume absoluto, com que cada agregado entra na mistura (pi). Este procedimento
pode ser realizado graficamente ou recorrendo ao método dos mínimos quadrados.
Prevista a compacidade (σ) e conhecido o volume absoluto da mistura ligante
(cimento mais adições) (ν), pode-se obter o volume absoluto da totalidade dos
agregados (m):
ν−σ=m . ( 3-5 )
As dosagens, em massa, de cada um dos agregados (Mi) serão o produto das
proporções, em volume absoluto, com que cada agregado entra na mistura (pi), pelo
volume absoluto da totalidade dos agregados (m) e pela massa volúmica absoluta de
cada um dos agregados (µi):
iii mpM µ××= ( 3-6 )
Curva de referência de Bolomey
Em 1925, o suíço Bolomey apresentou uma curva de referência parabólica, onde
introduz um parâmetro variável A. Esta curva tem a seguinte expressão [Coutinho,
1988]:
maxDd)A100(A)d(p ×−+= ( 3-7 )
Sendo: )d(p a percentagem em volume absoluto da totalidade dos agregados, do
cimento e das adições que passam através do peneiro de malha d; d a dimensão da
malha do peneiro, em mm; Dmax a máxima dimensão dos agregados, em mm; A
parâmetro que varia com a natureza dos agregados e a consistência do betão.
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Proposta de um novo método de composição de betões auto-compactáveis
Betão auto-compactável – Metodologia de composição 3-11
Tabela 3-3 – Valores do parâmetro A da curva de referência de Bolomey
Terra húmida a seca Plástica a mole Fluida
Agregados rolados 6 a 8 10 a 12 12 a 14
Agregados britados 8 a 10 12 a 14 14 a 16
Figura 3-2 – Curvas de referência, p(d) e p’(d), de Bolomey
Curva de referência de Faury
De acordo com a teoria de Caquot, Faury, em 1941, propõe uma curva de referência
que será obtida pela mistura em percentagens variáveis de dois constituintes, são eles
[Lourenço, et al., 1986]:
a) Um conjunto constituído por grãos finos e médios, com dimensões compreendidas
entre 0,0065 e 2/D max mm, com uma percentagem em volume absoluto igual a:
75,0D
RBD17A)2/D(py
max
5maxmax
−+×+==
( 3-8 )
Sendo: y a percentagem em volume absoluto da totalidade dos agregados, do
p'(d)
p(d)
A
Pc+s 100%
Dmax
% de passados
Diâmetros (escala d ) 0
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Proposta de um novo método de composição de betões auto-compactáveis
Betão auto-compactável – Metodologia de composição 3-12
cimento e das adições que passam através do peneiro de malha 2/D max ; Dmax a
máxima dimensão dos agregados, em mm; A um parâmetro que varia com a
natureza dos agregados e a consistência do betão; B um parâmetro que depende
do processo de compactação e da sua potência.
Tabela 3-4 – Valores do parâmetro A da curva de referência de Faury [Lourenço, 1995]
Consistência / Natureza dos
agregados
Muito fluida Fluida Mole Plástica Seca
Terra húmida
Terra pouco
húmida
Areias e agregados
grossos rolados ≥ 32 30 - 32 28 - 30 26 - 28 24 – 26 22 - 24 ≤ 22
Areias roladas e agregados
grossos britados ≥ 34 32 - 34 30 - 32 28 - 30 26 - 28 24 - 26 ≤ 24
Areias e agregados
grossos britados ≥ 38 36 - 38 34 - 36 32 - 34 30 -32 28 - 30 ≤ 28
Tabela 3-5 - Valores do parâmetro B da curva de referência de Faury
Vibração muito potente
Vibração potente
Vibração média Apiloamento
Sem compactação
1 1 – 1,5 1,5 2 2
No domínio das dimensões compreendidas entre 0,0065 e 2/Dmax mm a curva de
referência é definida pela função:
⇔−
−=
−−
)d(p0d0065,0
y02/D0065,0 555 max5
⇔−−=−−⇔ )d0065,0).(y0())d(p0).(2/D0065,0( 555 max5
5max
5
55
2/D0065,0)d0065,0(y
)d(p−
−×=⇔
( 3-9 )
-
Proposta de um novo método de composição de betões auto-compactáveis
Betão auto-compactável – Metodologia de composição 3-13
b) E um outro conjunto constituído por agregados grossos com dimensões
compreendidas entre 2/Dmax e maxD , cuja percentagem em volume absoluto é o
complementar de y, ou seja, 100-y. Neste intervalo curva de referência é definida
pela função:
⇔−
−=
−−
)d(p100dD
y1002/DD 55 max5 max5 max
⇔−−=−−⇔ )dD).(y100())d(p100).(2/DD( 55 max5 max5 max
5max
5max
5max
5max
5
2/DD2/D100Dyd)y100(
)d(p−
×−×+×−=⇔
( 3-10 )
Figura 3-3 - Curvas de referência, p(d), de Faury
p(d)
0,0065
100-y
100%
Dmax
% de passados
Diâmetros (escala 5 d ) Dmax/2
y
0
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Proposta de um novo método de composição de betões auto-compactáveis
Betão auto-compactável – Metodologia de composição 3-14
3.7 Proposta de uma curva de referência para betões auto-
compactáveis
Neste sub-capítulo será proposta uma curva de referência para o estudo do betão
auto-compactável.
Utilizando como referência os critérios expostos por Okamura e pela JSCE, verifica-
se que a razão entre o volume absoluto dos agregados grossos e o volume da
totalidade dos agregados é cerca de 50%, dependendo da máxima dimensão do
agregado, e eventualmente, da quantidade de grossos que se pretende que estejam
presentes na mistura.
Desta forma, pode-se determinar um ponto de uma curva de referência p’(d), que
corresponde a p’(4.76) = 50+G, em que G é um parâmetro dependente da máxima
dimensão do agregado e influencia a quantidade de grossos presentes na mistura.
Fazendo a transformação de p’(d) em p(d) através da expressão 3-4 obtém-se:
[ ]
[ ]
[ ]
=⇔−+
=−⇔
⇔−=−+⇔
⇔−
×−=+⇔
⇔−
×−=
++
++
++
++
100)p100).(G50(
p)76,4(p
100.p)76,4(p)p100).(G50(
p100100p)76,4(pG50
p100100p)76,4(p)76,4('p
scsc
scsc
scsc
scsc
scsc P)
100P
1()G50()76,4(p ++ +−×+=⇔ ( 3-11 )
Um outro ponto da curva será o ponto correspondente à máxima dimensão dos
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Proposta de um novo método de composição de betões auto-compactáveis
Betão auto-compactável – Metodologia de composição 3-15
agregados, em que a percentagem de passados será 100%, ou seja, p(Dmax)= 100.
Uma vez que a curva de referência de Faury, é a mais usada entre nós, e considera
uma distribuição proporcional à 5 d , utilizar-se-á a mesma distribuição. Assim
sendo, define-se um conjunto de agregados grossos, pertencentes ao domínio das
dimensões compreendidas entre 4,76 e Dmax, em que a lei granulométrica da curva de
referência da totalidade dos sólidos, por aplicação da expressão 3-10, é definida pela
função:
[ ]55
max
55max
5
76,4D76,4100D)76,4(pd)76,4(p100
)d(p−
×−×+×−=
( 3-12 )
Considerar-se-á, também, um outro conjunto constituído por elementos granulares
finos e médios cujas dimensões estão compreendidas entre 0,074 e 4,76mm. A razão
da escolha do limite superior relaciona-se com o facto de ser o ponto de separação
entre os dois conjuntos. O limite inferior de 0,074mm foi escolhido tendo em conta
que o que se pretende é uma curva de referência para quantificar os agregados, e por
isso, parte-se do pressuposto que a fracção dos constituintes do betão com dimensões
inferiores a 0,074mm, não são, na sua maioria, agregados, serão eventualmente o
cimento e as adições.
Assim sendo, a percentagem de passados em volume absoluto do conjunto de
agregados, do cimento e das adições na malha 0,074mm é aproximadamente igual à
percentagem em volume absoluto de cimento e adições em relação à totalidade de
material sólido. Considerando um parâmetro F função da quantidade de pó,
eventualmente cimento mais adições, presente na mistura, então:
FP)074,0(p sc += + ( 3-13 )
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Proposta de um novo método de composição de betões auto-compactáveis
Betão auto-compactável – Metodologia de composição 3-16
Desta forma, a curva granulométrica de referência no intervalo [0,074:4,76] é
definida pela seguinte expressão:
⇔−−
=−−
)074,0(p)d(p074,0d
)074,0(p)76,4(p074,076,4 5555
⇔−−=−−⇔ )074,0d)).(074,0(p)76,4(p())074,0(p)d(p).(074,076,4( 5555
[ ]⇔
−−−
=−⇔)074,076,4(
)074,0d.()074,0(p)76,4(p))074,0(p)d(p(
55
55
[ ] ( )55
55
074,076,4074,0d)074,0(p)76,4(p
)074,0(p)d(p−
−×−+=⇔
( 3-14 )
Como a curva p(d) é composta por dois segmentos unidos por um ponto de quebra,
quando for representada num gráfico, em que o eixo das abcissas está graduado
numa escala proporcional à 5 d , então, são necessários apenas 3 pontos para a sua
representação. Na figura 3-4 está representada a proposta para a curva de referência.
Sendo o objectivo das curvas de referência a quantificação dos diversos agregados
presentes na mistura, interessa determinar uma curva referente só à totalidade dos
agregados, descontando o volume ocupado pelo cimento e adições, volume este, já
determinado. A curva referente só aos agregados, representada por p’(d), obtém-se
por aplicação da expressão 3-4.
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Proposta de um novo método de composição de betões auto-compactáveis
Betão auto-compactável – Metodologia de composição 3-17
Tabela 3-6 – Coordenadas dos 3 pontos fundamentais para o traçado da curva de referência
d [mm] p(d) [%] p'(d) [%]
0,074 FP sc ++ scP100
100F
+−×
4,76 scsc P)
100P
1()G50( ++ +−×+ 50+G
Dmáx 100 100
Figura 3-4 – Curva de referência proposta para betões auto-compactáveis, p(d) e p’(d)
3.8 Volume de vazios
O volume de vazios (vv) pode ser determinado correctamente através de um
aerómetro, no entanto, isso só é possível depois de realizada a amassadura. É por isso
necessário proceder-se à previsão deste volume de vazios durante a fase de estudo de
composição do betão. Para isso, pode-se recorrer à norma 613 do ACI (American
Concrete Institute), onde o volume de vazios è definido em função da máxima
dimensão dos agregados.
p'(d)
100-(50+G)
50+G
p'(0,074)
p(d)
0.074
100-p(4,76)
100%
Dmax
% de passados
Diâmetros (escala 5 d )
4,76
p(4,76)
0p(0,074)
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Proposta de um novo método de composição de betões auto-compactáveis
Betão auto-compactável – Metodologia de composição 3-18
3.9 Água de amassadura
Estimado que foi o índice de vazios (I), o volume de vazios (vv) e o volume de
adjuvante (adj), e sabendo que o índice de vazios é parte do betão composta por
líquidos e ar, a água de amassadura (a) será obtida:
adjvIa v −−= ( 3-15 )
O adjuvante, se for líquido, será considerado na sua totalidade, por ser a sua parte
sólida muito pequena. Os adjuvantes sólidos não devem ser considerados.
-
Materiais usados e ensaios realizados
Betão auto-compactável–- Metodologia de composição 4-1
4. MATERIAIS USADOS E ENSAIOS REALIZADOS 4-3
4.1 MATERIAIS 4-3
4.1.1 CIMENTO 4-3
4.1.2 ADIÇÕES 4-5
4.1.3 AGREGADOS 4-5
4.1.4 ÁGUA 4-6
4.1.5 ADJUVANTES 4-6
4.2 ENSAIOS REALIZADOS PARA O ESTUDO DAS PASTAS 4-7
4.2.1 PASTA DE CONSISTÊNCIA NORMAL 4-7
4.2.2 CONE DE MARSH 4-8
4.2.3 ESPALHAMENTO EM PASTAS 4-10
4.3 ENSAIOS REALIZADOS PARA O ESTUDO DOS BETÕES 4-11
4.3.1 SLUMP FLOW 4-14
4.3.2 L BOX 4-15
4.3.3 VOLUME DE VAZIOS DO BETÃO FRESCO 4-16
4.3.4 PROVETES, CURA E ENSAIO DE RESISTÊNCIA À COMPRESSÃO 4-17
-
Materiais usados e ensaios realizados
Betão auto-compactável–- Metodologia de composição 4-2
-
Materiais usados e ensaios realizados
Betão auto-compactável–- Metodologia de composição 4-3
4. Materiais usados e ensaios realizados
4.1 Materiais
Os materiais utilizados na realização da parte experimental desta dissertação, são,
todos eles, materiais correntemente utilizados na produção de betões por forma a
podermos cumprir o objectivo deste trabalho: proposta de uma metodologia para
estudo de composição de um betão auto-compactável com recurso aos materiais
correntes no mercado nacional.
4.1.1 Cimento
O cimento utilizado foi o Cimento Portland tipo I classe 42,5 R da Cimpor,
produzido no centro de produção de Souselas. Nas tabelas 4-1, 4-2 e 4-3
apresentam-se as características físicas, químicas e mecânicas, respectivamente,
referentes a este cimento, fornecidas pelo centro de produção de Souselas.
Tabela 4-1 – Características físicas do cimento
Características Valor
Massa volúmica absoluta [g/cm3] 3,15
Superfície específica [cm2/g] 3680
Resíduo a 45 µm [%] 18,0
Resíduo a 90 µm [%] 1,8
Água da pasta normal [%] 27,5*
Expansibilidade [mm] 1,0
Início de presa [min.] 170
Fim de presa [min.] 225
* o valor obtido em ensaios realizados no presente estudo foi de 27,0 %
-
Materiais usados e ensaios realizados
Betão auto-compactável–- Metodologia de composição 4-4
Tabela 4-2 – Características químicas do cimento
Compostos Simbologia %
Óxido de cálcio [CaO] C 62,2
Óxido de silício [SiO2] S 19,8
Óxido de alumínio [Al2O3] A 5,1
Óxido de enxofre [SO3] S 3,3
Óxido de ferro [Fe2O3] F 3,2
Óxido de magnésio [MgO] -- 2,5
Cal livre -- 1,1
Óxido de potássio [K2O] -- 1,1
Óxido de sódio [Na2O] -- 0,1
Resíduo insolúvel -- 2,0
Perda ao fogo -- 2,6
Cloretos [Cl-] -- 0,013
Tabela 4-3 – Características mecânicas do cimento
Resistências MPa
2 dias 5,5
7 dias 7,0 À flexão
28 dias 8,0
2 dias 33,0
7 dias 44,8 À compressão
28 dias 53,0
Tabela 4-4 – Composição potencial do cimento
Compostos Simbologia Valor
Silicato tricálcico [%] C3S 54,4
Silicato bicálcico [%] C2S 16,0
Aluminato tricálcico [%] C3A 8,1
Aluminoferrato tetracálcico [%] C4AF 9,7
Módulo de sílica SM 2,39
Módulo de alumina AM 1,59
Factor de saturação de cal [%] LSF 97,9
Na tabela 4-4 apresenta-se a composição potencial do cimento, que foi determinada
-
Materiais usados e ensaios realizados
Betão auto-compactável–- Metodologia de composição 4-5
através de equações baseadas no cálculo de Bogue. Foram ainda determinados o
módulo de sílica [SM], o módulo de alumina [AM] e o factor de saturação de cal
[LSF] [Gani, 1997].
4.1.2 Adições
As cinzas volantes foram as únicas adições utilizadas e tem origem na central
termoeléctrica de Carbo-Pego. Estas cinzas são de origem espanhola, mas são
vulgarmente utilizadas nas centrais de produção de betão da região de Coimbra. Na
tabela 4-5 apresentam-se as características das cinzas volantes utilizadas.
Tabela 4-5 Características das cinzas volantes
Características Valor
Massa volúmica absoluta [g/cm3] 2,20
Superfície específica [cm2/g] 4750
Água da pasta normal [%] 18,0
Perda ao fogo [%] 3,9
4.1.3 Agregados
Utilizou-se uma areia e um areão rolados, uma brita 1 e uma brita 2. A areia e o
areão são de uma exploração de areias da zona de Pombal. As britas 1 e 2 são de
origem calcária também da zona de Pombal. Na tabela 4-6 apresentam-se as
características dos agregados utilizados. Na figura 4-1 estão representadas as curvas
granulométricas dos 4 agregados.
-
Materiais usados e ensaios realizados
Betão auto-compactável–- Metodologia de composição 4-6
Tabela 4-6 – Características dos agregados
Características Areia Areão Brita 1 Brita 2
Massa volúmica absoluta [kg/m3] 2630 2620 2680 2690
Massa volúmica aparente [kg/m3] 1640 1600 1480 1500
Absorção de água [%] 1,00 0,50 1,41 0,80
Mínima dimensão [mm] 0,074 1,19 4,76 9,52
Máxima dimensão [mm] 4,76 9,52 12,7 19,1
Módulo de finura 3,20 5,56 6,50 7,02
Equivalente de areia [%] 99,0 -- -- --
Coeficiente volumétrico -- -- 0,22 0,23
Desgaste de Los Ángeles [%] -- -- 27,2 26,8
Matéria orgânica Sem Sem -- --
Figura 4-1 – Curvas granulométricas dos agregados
4.1.4 Água
A água utilizada foi da rede de distribuição pública de Coimbra.
4.1.5 Adjuvantes
Foram utilizados dois tipos de superplastificantes, ambos da família dos carboxilatos
Curvas granulométricas
0
20
40
60
80
100
Dep
ósito
0,07
4
0,14
9
0,29
7
0,59
1,19
2,38
4,76
9,52
12,7
19,1
25,4
38,1
Malhas [mm]
Pas
sado
s ]%
]
Areia Areão Brita 1 Brita 2
-
Materiais usados e ensaios realizados
Betão auto-compactável–- Metodologia de composição 4-7
modificados. Algumas características destes superplastificantes são apresentadas na
tabela 4-7. As dosagens de superplastificante apresentadas são o quociente entre a
massa de superplastificante e a massa de ligante (Ad/(C+CV)).
Tabela 4-7 – Características dos superplastificantes usados
Características SV 3000 SV 3010
Aspecto Líquido amarelado Líquido vermelho-violeta
Densidade [kg/l] 1.06 1,1
PH 6,0 – 7,0 6,5 – 8,5
Dosagem recomendada [%] 1,0 – 2,0 1,0 – 1,5
4.2 Ensaios realizados para o estudo das pastas
Tendo por objectivo, na primeira fase, verificar o efeito das cinzas volantes na
fluidez e deformabilidade das pastas, o efeito dos superplastificantes da família dos
carboxilatos modificados, sobre as cinzas volantes e sobre o cimento e ainda estimar
as dosagens óptimas de superplastificante, realizaram-se os seguintes ensaios: pasta
de consistência normal, cone de Marsh e espalhamento.
Nestes ensaios fez-se variar o tipo e a quantidade de adjuvante (Ad) utilizando-se os
superplastificantes SV3000 e o SV3010 nas dosagens (D.S.) de 0,0, 0,5, 1.0, 1.5, 2,0
e 2,5% da massa de ligante, para dois tipos de ligante; cimento I 42,5 R (C)e uma
mistura de cimento I 42,5 R com cinzas volantes (CV) na proporção de 70 e 30%
respectivamente.
4.2.1 Pasta de consistência normal
Este ensaio visa a determinação da quantidade de água (A) necessária para a
obtenção de uma pasta de consistência normal. Para isso, provetes de pasta de
-
Materiais usados e ensaios realizados
Betão auto-compactável–- Metodologia de composição 4-8
cimento, com diferentes quantidades de água foram sujeitos à acção de uma sonda
de consistência com características especificadas.
Para o provete em que a penetração da sonda se dá até um ponto que diste 6 ± 1mm
da base do molde, calcula-se a quantidade de água de amassadura correspondente,
expressa em percentagem da massa de cimento, ou seja, calcula-se a quantidade de
água para a obtenção da pasta de consistência normal. [E 328, 1979].
Figura 4-2 – Misturadora e sonda de consistência.
Os procedimentos seguidos e os equipamentos utilizados na realização deste ensaio
foram os especificados na E 328-1979 – Cimentos, preparação da pasta normal, com
as seguintes adaptações:
- à massa de água adicionou-se a massa de adjuvante;
- para os ensaios realizados com misturas de cimento e cinzas volantes
considerou-se a massa de ligante (C+CV) e não a massa de cimento.
4.2.2 Cone de Marsh
Com a realização deste ensaio pretende-se determinar a compatibilidade do ligante
-
Materiais usados e ensaios realizados
Betão auto-compactável–- Metodologia de composição 4-9
com o superplastificante e avaliar o efeito da dosagem do superplastificante na
fluidez da calda. Foram realizadas várias caldas com diferentes dosagens de
superplastificante e dois tipos de ligante. A razão (A+Ad)/(C+CV) manteve-se
sempre constante e igual a 0,35.
O processo de realização do ensaio consiste na fabricação da calda seguida da
medição do tempo de escoamento no cone de Marsh. Para a fabricação da calda
colocou-se a totalidade do ligante na misturadora de argamassas e adicionou-se 5/6
da água e 1/3 do superplastificante, dando inicio à mistura durante 2 minutos a 60
r.p.m. mais 3 minutos a 120 r.p.m.. Passado esse tempo parou-se a misturadora
limpou-se, adicionou-se 1/12 da água e 1/3 do superplastificante, colocando de novo
a misturadora em funcionamento durante 2 minutos a 60 r.p.m.. Findo esse tempo
repetiu-se o último procedimento.
Depois de estar pronta a calda, verte-se 1000cm3 desta no cone com a abertura
inferior fechada. Deixa-se repousar alguns segundos, destapa-se a abertura e
cronometra-se o tempo até que tenham fluido 500cm3, este tempo designa-se por
tempo de escoamento (Tescoamento), com as unidades em segundos.
Sugere-se que se determine o quociente entre o volume escoado (500cm3) e o
Tescoamento determinado, ou seja o caudal médio de escoamento da calda (Qm).
escoamento
m T
500Q = [cm3/s] ( 4-1 )
Este caudal médio de escoamento é uma grandeza que se relaciona directamente à
fluidez das caldas, ou seja, quanto maior for o caudal médio de escoamento maior
será a fluidez.
-
Materiais usados e ensaios realizados
Betão auto-compactável–- Metodologia de composição 4-10
Figura 4-3 – Cone de Marsh.
4.2.3 Espalhamento em pastas
Neste trabalho sugere-se a adaptação do ensaio de espalhamento às pastas. Com este
ensaio pretende-se aferir a capacidade de deformação das pastas em função da
dosagem de superplastificante e do tipo de material ligante. Para atingir este
objectivo foram realizadas várias pastas com diferentes dosagens de
superplastificante e dois tipos de ligante. A razão (A+Ad)/(C+CV) manteve-se
sempre constante e igual a 0,30.
Para a realização deste ensaio primeiro preparou-se a pasta, seguindo para isso o
mesmo procedimento que se usou no fabrico da pasta de consistência normal,
excepção feita à quantidade de água utilizada. O procedimento adoptado para a
realização do ensaio de espalhamento em pastas foi o seguinte: o molde tronco
cónico semelhante ao apresentado na figura 4-4 é colocado sobre uma placa de vidro
onde é cheio de pasta e retirado. Deixa-se a pasta espalhar durante 60s e os
diâmetros finais da argamassa são medidos em duas direcções perpendiculares. Os
60s são o tempo necessário para que a deformação da pasta estabilize, ou seja, não
-
Materiais usados e ensaios realizados
Betão auto-compactável–- Metodologia de composição 4-11
haja aumento do diâmetro.
Figura 4-4 – Molde tronco cónico do ensaio de espalhamento.
O ensaio de espalhamento permite determinar o índice de espalhamento (Γm) para a
avaliação da deformabilidade. Elevados valores de Γm indicam elevada
deformabilidade
120
21 −×
=Γd
ddm ( 4-2 )
com d1 e d2 os diâmetros medidos após ensaio e d0 o diâmetro inferior do molde
tronco cónico.
4.3 Ensaios realizados para o estudo dos betões
Os ensaios realizados com betões visam: primeiro, aferir os parâmetros F e G da
curva de referência proposta neste trabalho (ver capítulo 3), tendo sido para isso
realizadas 8 amassaduras de pretensos betões auto-compactáveis; segundo, comparar
o aspecto final da superfície em contacto com a cofragem e a interface pasta/material
granular entre um betão auto-compactável e um betão normal, para isso foi realizado
-
Materiais usados e ensaios realizados
Betão auto-compactável–- Metodologia de composição 4-12
um betão normal da classe de abaixamento S3 com os mesmos constituintes usados
no betão auto-compactável. Considerou-se um betão normal da classe de
abaixamento S3 para que possa ser alternativa ao auto -compactável.
Dentro das 8 amassaduras de betões auto-compactáveis, fez-se variar a quantidade de
pó, a máxima dimensão dos agregados e a quantidade de agregados grossos. O
ligante utilizado foi, em todas as amassaduras, uma mistura de cimento e cinzas
volantes na relação CV/(C+CV)=0,30. O adjuvante utilizado foi o SV 3000 e a sua
dosagem, em massa, foi 1.5% da massa do ligante (C+CV).
A nomenclatura adoptada para os pretensos betões auto-compactáveis A-B-C,
representa: A - a máxima dimensão dos agregados; B - o volume absoluto de pó com
dimensões inferiores a 0,149mm e C - o volume absoluto de agregados grossos
(dimensões superiores a 4,76mm). Exemplificando: no betão 12,7-0,19-0,30 a
máxima dimensão dos agregados é 12,7mm, o volume absoluto de pó com
dimensões inferiores a 0,149mm é de 0,19 m3 e o volume absoluto de agregados
grossos com dimensões superiores a 4,76mm é 0,30m3. O betão normal será
designado por BNS3.
Apresentam-se no Anexo 1 os quadros completos das composições estudadas, e de
seguida, nas tabelas 4-8, 4-9 e 4-10, apresentam-se os quadros sucintos das
composições e as designações adoptadas.
-
Materiais usados e ensaios realizados
Betão auto-compactável–- Metodologia de composição 4-13
Tabela 4-8 – Quantidades dos diversos componentes, por m3 de betão, para os betões de máxima dimensão 12,7mm
Designações / Quantidades 12,7-0,19-0,30 12,7-0,19-0,34 12,7-0,16-0,30 12,7-0,16-0,34
Cimento [kg] 340 340 285 285
Cinzas volantes [kg] 146 146 122 122
SV 3000 [l] 6,87 6,87 5,76 5,76
Areia média [kg] 754 656 830 728
Areão [kg] 350 395 306 353
Brita 1 [kg] 483 547 526 593
Água [l] 189 190 192 191
Tabela 4-9– Quantidades dos diversos componentes, por m3 de betão, para os betões de máxima dimensão 19,1mm
Designações / Quantidades 19,1-0,19-0,30 19,1-0,19-0,32 19,1-0,16-0,30 19,1-0,16-0,32
Cimento [kg] 340 340 285 285
Cinzas volantes [kg] 146 146 122 122
SV 3000 [l] 6,87 6,87 5,76 5,76
Areia média [kg] 727 680 824 772
Areão [kg] 464 496 436 467
Brita 2 [kg] 395 421 412 438
Água [l] 190 188 190 187
Tabela 4-10 – Quantidades dos diversos componentes, por m3 de betão, para o betão BNS3
Designações / Quantidades BNS3
Cimento [kg] 315
Cinzas volantes [kg] 80
SV 3000 [l] 5,02
Areia média [kg] 775
Areão [kg] 446
Brita 2 [kg] 623
Água [l] 145
-
Materiais usados e ensaios realizados
Betão auto-compactável–- Metodologia de composição 4-14
Figura 4-5 – Misturadora de eixo vertical
As amassaduras foram realizadas numa misturadora de eixo vertical com capacidade
nominal de 30 litros. Os materiais sólidos foram colocados no tambor da
misturadora, por camadas alternadas na sequência brita, areia, cimento, cinzas e
areão, tendo-se adicionado aproximadamente 80% da água de amassadura. Colocou-
se a misturadora em funcionamento durante 1,5 minutos, findo os quais, se adicionou
a restante água e o superplastificante, retomando a mistura durante mais 3,5 minutos.
Em cada amassadura foi realizado um volume de 0,021m3 de betão. Com esse betão
realizaram-se os ensaios de Slump Flow, e L Box, para verificação da auto-
compactação, o ensaio para determinação do volume de vazios do betão fresco,
através do aerómetro para betão e finalmente preparados 10 provetes cúbicos de
10cm de aresta, para posterior realização de ensaios de compressão.
4.3.1 Slump Flow
O ensaio de Slump Flow realiza-se da seguinte forma: enche-se o cone de Abrams,
sem apiloar o betão; retira-se o cone; cronometra-se o tempo até o betão atingir um
diâmetro de 50cm (T50cm ) e o tempo até o betão parar (Ttotal). Finalmente medem-se
-
Materiais usados e ensaios realizados
Betão auto-compactável–- Metodologia de composição 4-15
os diâmetros finais, em duas direcções ortogonais (D1 e D2), e determina-se a média
(Dfinal) que designará por Slump Flow.
Figura 4-6 – Ensaio de Slump Flow
O T50cm , o tempo para o betão atingir os 50cm de diâmetro, deve estar compreendido
entre 1 e 2s [Sonebi et al., 1999]. O Slump Flow deve ser 660±60mm [Petersson et
al., 1998].
4.3.2 L Box
A L Box utilizada está representada na figura 4-7, utilizaram-se 3 varões de aço
nervurado com 12mm de diâmetro espaçados de 41mm.
O ensaio L Box realiza-se da seguinte forma: enche-se a parte vertical da caixa com
12 litros de betão; deixa-se repousar um pouco; abre-se a comporta de ligação entre a
parte vertical e a horizontal; cronometra-se o tempo que passa até o betão atingir os
50cm (T50cm ) e o tempo até o betão parar (Ttotal); mede-se a altura de betão no início
(H1) e no fim da caixa (H2).
Existem dois critérios, a razão H2/H1 superior a 60% [David, 1999] e a diferença
600-H1 superior a 490mm [Petersson et al., 1998], sendo o primeiro o mais
-
Materiais usados e ensaios realizados
Betão auto-compactável–- Metodologia de composição 4-16
divulgado e utilizado.
Figura 4-7 – Ensaio de L Box. a) adaptado de [Petersson et al., 1998]
4.3.3 Volume de vazios do betão fresco
A determinação do volume de vazios do betão fresco foi realizada utilizando o
método da pressão. Na figura 4-8 está representado o aerómetro para betão utilizado.
O procedimento para a realização do ensaio consistiu em: encher o recipiente com o
betão, deixando a superfície completamente rasa; fechar o aerómetro mantendo os
orifícios da tampa abertos; preencher com água o volume restante do recipiente e
fechar os orifícios; introduzir uma determinada pressão na câmara superior; fazer a
ligação entre as duas câmaras através da alavanca existente na tampa e finalmente ler
no mostrador a percentagem de ar contida no interior do betão.
3φφφφ12 // 41mm
a)
-
Materiais usados e ensaios realizados
Betão auto-compactável–- Metodologia de composição 4-17
Figura 4-8 – Aerómetro para betão
4.3.4 Provetes, cura e ensaio de resistência à compressão
Após a amassadura, o betão foi colocado, sem qualquer tipo de vibração, em moldes
de 10cm de aresta, que permaneceram durante 24 horas ao ar livre, à temperatura
ambiente. De seguida os provetes foram desmoldados e colocados dentro de água,
numa câmara de cura, à temperatura aproximada de 21ºC, até à data do ensaio de
resistência à compressão.
Os procedimentos utilizados na realização dos ensaios de resistência à compressão
foram os especificados na E226 do LNEC [E226, 1968]. Estes ensaios à compressão
foram realizados, no betão com idade de 3, 7, 14, 28 e 56 dias. Em cada idade foram
ensaiados 2 provetes.
-
Materiais usados e ensaios realizados
Betão auto-compactável–- Metodologia de composição 4-18
-
Resultados e análise de resultados
Betão auto-compactável – Metodologia de composição 5-1
5. RESULTADOS E ANÁLISE DE RESULTADOS 5-3
5.1 ENSAIOS COM PASTAS 5-3
5.1.1 PASTA DE CONSISTÊNCIA NORMAL 5-3
5.1.2 CONE DE MARSH 5-9
5.1.3 ESPALHAMENTO EM PASTAS 5-13
5.2 ENSAIOS COM BETÃO FRESCO 5-17
5.2.1 SLUMP FLOW 5-18
5.2.2 L BOX 5-22
5.2.3 VOLUME DE VAZIOS DO BETÃO FRESCO 5-24
5.3 ENSAIOS COM BETÃO ENDURECIDO 5-26
5.3.1 RESISTÊNCIA À COMPRESSÃO 5-26
5.3.2 HOMOGENEIDADE E ACABAMENTO DAS SUPERFÍCIE 5-31
5.3.3 INTERFACE PASTA/MATERIAL GRANULAR 5-37
-
Resultados e análise de resultados
Betão auto-compactável – Metodologia de composição 5-2
-
Resultados e análise de resultados
Betão auto-compactável – Metodologia de composição 5-3
5. Resultados e análise de resultados
5.1 Ensaios com pastas
Com estes ensaios pretende-se verificar o efeito das cinzas volantes na fluidez e
deformabilidade das pastas, o efeito dos superplastificantes, da família dos
carboxilatos modificados, sobre as cinzas volantes e sobre o cimento e ainda estimar
as dosagens óptimas de superplastificante.
5.1.1 Pasta de consistência normal
Este ensaio foi realizado de acordo com o especificado no capítulo 4 Materiais
usados e ensaios realizados e visa a determinação da quantidade de água necessária
para a obtenção de uma pasta de consistência normal.
Os resultados obtidos na realização deste ensaio são os apresentados nas tabelas 5-1,
5-2, 5-3 e 5-4.
Tabela 5-1 – Composições das pastas e resultados do ensaio de consistência normal, com a utilização do Superplastificante SV 3010 e CV/(C+CV)=0,0
CV/(C+CV)=0,0 SV 3010
(C+CV) [g] A [g]
% (C+CV) Ad [g] A/C A+Ad [g] (A+Ad)/(C+CV)
500 135 0,0% 0,00 0,27 135,00 0,27
500 124 0,5% 2,50 0,25 126,50 0,25
500 117 1,0% 5,00 0,23 122,00 0,24
500 111 1,5% 7,50 0,22 118,50 0,24
500 104 2,0% 10,00 0,21 114,00 0,23
500 100 2,5% 12,50 0,20 112,50 0,23
-
Resultados e análise de resultados
Betão auto-compactável – Metodologia de composição 5-4
Tabela 5-2 - Composições das pastas e resultados do ensaio de consistência normal, com a utilização do Superplastificante SV 3010 e CV/(C+CV)=0,3
CV/(C+CV)=0,3 SV 3010
(C+CV) [g] A [g]
% (C+CV) Ad [g] A/C A+Ad [g] (A+Ad)/(C+CV)
350 + 150 121 0,0% 0,00 0,24 121,00 0,24
350 + 150 114 0,5% 2,50 0,23 116,50 0,23
350 + 150 100 1,0% 5,00 0,20 105,00 0,21
350 + 150 98 1,5% 7,50 0,20 105,50 0,21
350 + 150 82 2,0% 10,00 0,16 92,00 0,18
350 + 150 80 2,5% 12,50 0,16 92,50 0,19
Tabela 5-3 – Composições das pastas e resultados do ensaio de consistência normal, com a utilização do Superplastificante SV 3000 e CV/(C+CV)=0,0
CV/(C+CV)=0,0 SV 3000
(C+CV) [g] A [g]
% (C+CV) Ad [g] A/C A+Ad [g] (A+Ad)/(C+CV)
500 135 0,0% 0,00 0,27 135,00 0,27
500 124 0,5% 2,50 0,25 126,50 0,25
500 117 1,0% 5,00 0,23 122,00 0,24
500 110 1,5% 7,50 0,22 117,50 0,24
500 104 2,0% 10,00 0,21 114,00 0,23
500 101 2,5% 12,50 0,20 113,50 0,23
Tabela 5-4 - Composições das pastas e resultados do ensaio de consistência normal, com a utilização do Superplastificante SV 3000 e CV/(C+CV)=0,3
CV/(C+CV)=0,3 SV 3000
(C+CV) [g] A [g]
% (C+CV) Ad [g] A/C A+Ad [g] (A+Ad)/(C+CV)
350 + 150 121 0,0% 0,00 0,24 121,00 0,24
350 + 150 114 0,5% 2,50 0,23 116,50 0,23
350 + 150 99 1,0% 5,00 0,20 104,00 0,21
350 + 150 97 1,5% 7,50 0,19 104,50 0,21
350 + 150 83 2,0% 10,00 0,17 93,00 0,19
350 + 150 80 2,5% 12,50 0,16 92,50 0,19
As figuras 5-1 e 5-2 representam a relação entre a dosagem de superplastificante e a
razão (A+Ad)/(C+CV) para os dois tipos de misturas ligantes. Da análise destas
-
Resultados e análise de resultados
Betão auto-compactável – Metodologia de composição 5-5
figuras ressalta de imediato que os superplastificantes SV 3010 e SV 3000 têm
comportamentos muito semelhantes, razão pela qual iremos fazer um comentário
único para os dois tipos de superplastificante.
Figura 5-1 – Representação dos resultados dos ensaios de consistência normal. Dosagem de superplastificante SV 3010 [%] vs. (A+Ad)/(C+CV)
Figura 5-2 – Representação dos resultados dos ensaios de consistência normal. Dosagem de superplastificante SV 3000 [%] vs. (A+Ad)/(C+CV)
Através da análise dos resultados representados nestes gráficos pode concluir-se que
Superplastificante SV 3000
y = -1,7086x + 0,2642
y = -2,4286x + 0,2409
0,16
0,18
0,20
0,22
0,24
0,26
0,28
0,0% 0,5% 1,0% 1,5% 2,0% 2,5%
Dosagem de superplastificante [%]
(A+A
d)/
(C+C
V)
CV/(C+CV)=0,0 CV/(C+CV)=0,3
R. Linear CV/(C+CV=0.0 R. Linear CV/(C+CV)=0.3
Superplastificante SV 3010
y = -1,7543x + 0,2648
y = -2,4629x + 0,2416
0,16
0,18
0,20
0,22
0,24
0,26
0,28
0,0% 0,5% 1,0% 1,5% 2,0% 2,5%
Dosagem de superplastificante [%]
(A+A
d)/
(C+C
V)
CV/(C+CV)=0,0 CV/(C+CV)=0,3
R. Linear CV/(C+CV)=0.0 R. Linear CV/(C+CV)=0.3
-
Resultados e análise de resultados
Betão auto-compactável – Metodologia de composição 5-6
os superplastificantes tem um efeito na redução da quantidade de água necessária
para a realização de pastas de consistência normal, tanto quando estas são compostas
só por cimento como quando são composta por uma mistura de cimento e cinzas
volantes.
Relativamente à acção sobre as pastas compostas só por cimento não conseguimos
concluir qual a dosagem de superplastificante que optimiza o seu efeito. Quando
muito referir que até à dosagem de 0,5% temos um efeito mais intenso, o declive do
troço 0,0 – 0,5% é o maior, e que dosagens superiores a 2,0% não conduzem a
reduções de água significativas.
No que diz respeito às pastas compostas por mistura de cimento e cinzas volantes
aparecem patamares em que o aumento de dosagens de superplastificante não
implica reduções na quantidade de água necessária para a realização de pastas de
consistência normal, no entanto, parece claro, que dependendo da dosagem de
superplastificante, este tem efeito, não só, sobre as partículas de cimento, mas
também, sobre as cinzas volantes, e que este é superior ao observado sobre as
partículas de cimento. Esta afirmação baseia-se no facto da recta de regressão linear
representativa de CV/(C+CV)=0,30 ter um declive, em valor absoluto, superior à
recta de regressão linear representativa de CV/(C+CV)=0.
Tabela 5-5 – Valores das regressões lineares e respectivos quadrados do coeficiente de regressão linear, R2, representadas nas figuras 5-1 e 5-2
Superplastificante CV/(C+CV) R. Linear R2
0,0 (A+Ad)/(C+CV) = -1,7086*D.S.[%] + 0,2642 0,93 SV 3000
0,3 (A+Ad)/(C+CV) = -2,4286*D.S.[%] + 0,2409 0,94
0,0 (A+Ad)/(C+CV) = -1,7543*D.S.[%] + 0,2648 0,95 SV 3010
0,3 (A+Ad)/(C+CV) = -2,4629*D.S.[%] + 0,2416 0,93
-
Resultados e análise de resultados
Betão auto-compactável – Metodologia de composição 5-7
A substituição de cimento por cinzas volantes conduz a reduções de água
independentemente da utilização de superplastificantes, a razão (A+Ad)/(C+CV)
com Ad = 0,0 diminui de 0,27 para 0,24, redução essa que somente se pode justificar
pela utilização de cinzas volantes. Esta constatação está de acordo com o
normalmente preconizado, a obtenção de uma trabalhabilidade de referência num
betão com a utilização de cinzas volantes consegue-se com menor quantidade de
água do que a necessária para um betão sem cinzas.
Apresentam-se nas figuras 5-3 e 5-4 os gráficos de variação da razão
(A+Ad)/(C+CV) em função do ligante utilizado, só cimento ou mistura de 70% de
cimento com 30% de cinzas volantes. A avaliação destas figuras permite realçar que,
para qualquer dosagem de superplastificante, mesmo pastas sem superplastificante, a
adição de cinzas volantes conduz a menor consumo de água para a realização de
pastas de consistência normal. Para a mesma dosagem de superplastificante todas as
razões (A+Ad)/(C+CV) determinadas em pastas só com cimento são maiores do que
as determinadas em mistura de cimento com cinzas na proporção CV/(C+CV)=0,3.
Figura 5-3 - Representação dos resultados dos ensaios de consistência normal. CV/(C+CV) vs. (A+AD)/(C+CV) com a utilização de superplastificante SV 3010
Superplastificante SV 3010
0,16
0,18
0,20
0,22
0,24
0,26
0,28
0,0 0,3
CV/(C+CV)
(A+A
d)/
(C+C
V))
SP=0,0% SP=0,50% SP=1,0% SP=1,5% SP=2,0% SP=2,5%
-
Resultados e análise de resultados
Betão auto-compactável – Metodologia de composição 5-8
A redução na razão (A+Ad)/(C+CV) quando a pasta é constituída só por cimento é
no máximo de 0,045 para a dosagem de 2,5% de superplastificante, enquanto que
quando a pasta é constituída por a mistura de 70% de cimento e 30% de cinzas
volantes a redução na razão (A+Ad)/(C+CV) é de 0,057 para a mesma dosagem de
superplastificante. Isto indica-nos que o efeito do superplastificante, na redução da
água necessária para a realização da pasta de consistência normal, é maior nas cinzas
volantes do que no cimento.
Figura 5-4 - Representação dos resultados dos ensaios de consistência normal. CV/(C+CV) vs. (A+AD)/(C+CV) com a utilização de superplastificante SV 3000
Nas tabelas 5-6 e 5-7 apresentam-se os cálculos dos declives dos diversos troços
representados nas figuras 5-3 e 5-4, respectivamente. A análise dos declives dos
diversos troços demonstra que a dosagem de superplastificante que mais aumenta o
efeito de redução de água, nas pastas constituídas por mistura de cimento e cinzas
volantes, é de 2%, tanto para o SV 3010 como para o SV 3000. À dosagem de 2%
de superplastificante corresponde o máximo valor absoluto do declive. Para a
dosagem de 2,5% o declive é menor o que significa que para dosagem superior a 2%
não se verifica nenhum ganho na redução de água.
Superplastificante SV 3000
0,16
0,18
0,20
0,22
0,24
0,26
0,28
0,0 0,3
CV/(C+CV)
(A+A
d)/
(C+C
V)
SP=0,0% SP=0,50% SP=1,0% SP=1,5% SP=2,0% SP=2,5%
-
Resultados e análise de resultados
Betão auto-compactável – Metodologia de composição 5-9
Tabela 5-6 – Cálculo dos declives dos troços representados nas figuras 5-3
SV 3010 CV/(C+CV)
% (C+CV) (A+Ad)/(C+CV) Declive do troço
0,0 0,27
0,3 SP=0,0%
0,24 -0,0933
0,0 0,25
0,3 SP=0,50%
0,23 -0,0667
0,0 0,24
0,3 SP=1,0%
0,21 -0,1133
0,0 0,24
0,3 SP=1,5%
0,21 -0,0867
0,0 0,23
0,3 SP=2,0%
0,18 -0,1467
0,0 0,23
0,3 SP=2,5%
0,19 -0,1333
Tabela 5-7 - Cálculo dos declives dos troços representados nas figuras 5 -4
SV 3000 CV/(C+CV)
% (C+CV) (A+Ad)/(C+CV) Declive do troço
0,0 0,27
0,3 SP=0,0%
0,24 -0,0933
0,0 0,25
0,3 SP=0,50%
0,23 -0,0667
0,0 0,24
0,3 SP=1,0%
0,21 -0,1200
0,0 0,24
0,3 SP=1,5%
0,21 -0,0867
0,0 0,23
0,3 SP=2,0%
0,19 -0,1400
0,0 0,23
0,3 SP=2,5%
0,19 -0,1400
5.1.2 Cone de Marsh
Este ensaio foi realizado de acordo com o especificado no capítulo 4 Materiais
-
Resultados e análise de resultados
Betão auto-compactável – Metodologia de composição 5-10
usados e ensaios realizados e, com ele, pretende-se determinar a combinação
dosagem de superplastificante/composição da pasta que conduz à máxima fluidez.
As composições das caldas e os resultados obtidos neste ensaio são os apresentados
nas tabelas 5-8 a 5-11.
O caudal médio de escoamento (Qm) representado por 500/Tescoamento é uma grandeza
que se relaciona directamente com a fluidez das caldas, ou seja, quanto maior for o
caudal médio de escoamento maior será a fluidez.
Tabela 5-8 – Composições das caldas e resultados do ensaio de cone de Marsh, com a utilização do Superplastificante SV 3010 e CV/(C+CV)=0,0
CV/(C+CV)=0,0 SV 3010
(C+CV) [g] A [g]
% (C+CV) Ad [g] (A+Ad)/(C+CV) Tescoamento [s] Qm [cm3/s]
1700,0 595,0 0,0% 0,0 0,35 -- 0,0
1700,0 586,5 0,5% 8,5 0,35 20,0 25,0
1700,0 578,0 1,0% 17,0 0,35 9,0 55,5
1700,0 569,5 1,5% 25,5 0,35 8,2 61,0
1700,0 561,0 2,0% 34,0 0,35 8,2 61,0
1700,0 552,5 2,5% 42,5 0,35 8,2 61,0
Tabela 5-9 – Composições das caldas e resultados do ensaio de cone de Marsh, com a utilização do Superplastificante SV 3010 e CV/(C+CV)=0,3
CV/(C+CV)=0,3 SV 3010
(C+CV) [g] A [g]
% (C+CV) Ad [g] (A+Ad)/(C+CV) Tescoamento [s] Qm [cm3/s]
1100,0 + 471,4 550,0 0,0% 0,0 0,35 99,0 5,1
1100,0 + 471,4 542,1 0,5% 7,9 0,35 6,6 75,8
1100,0 + 471,4 534,3 1,0% 15,7 0,35 6,0 83,3
1100,0 + 471,4 526,4 1,5% 23,6 0,35 6,2 80,6
1100,0 + 471,4 518,6 2,0% 31,4 0,35 6,6 75,8
1100,0 + 471,4 510,7 2,5% 39,3 0,35 6,6 75,8
-
Resultados e análise de resultados
Betão auto-compactável – Metodologia de composição 5-11
Tabela 5-10 – Composições das caldas e resultados do ensaio de cone de Marsh, com a utilização do Superplastificante SV 3000 e CV/(C+CV)=0,0
CV/(C+CV)=0,0 SV 3000
(C+CV) [g] A [g]
% (C+CV) Ad [g] (A+Ad)/(C+CV) Tescoamento [s] Qm [cm3/s]
1700,0 595,0 0,0% 0,0 0,35 -- 0,0
1700,0 586,5 0,5% 8,5 0,35 15,4 32,5
1700,0 578,0 1,0% 17,0 0,35 8,6 58,1
1700,0 569,5 1,5% 25,5 0,35 8,8 56,8
1700,0 561,0 2,0% 34,0 0,35 8,0 62,5
1700,0 552,5 2,5% 42,5 0,35 8,6 58,1
Tabela 5-11 - Composições das caldas e resultados do ensaio de cone de Marsh, com a utilização do Superplastificante SV 3000 e CV/(C+CV)=0,3
CV/(C+CV)=0,3 SV 3000
(C+CV) [g] A [g]
% (C+CV) Ad [g] (A+Ad)/(C+CV) Tescoamento [s] Qm [cm3/s]
1100,0 + 471,4 550,0 0,0% 0,0 0,35 99,0 5,1
1100,0 + 471,4 542,1 0,5% 7,9 0,35 6,6 75,8
1100,0 + 471,4 534,3 1,0% 15,7 0,35 6,0 83,3
1100,0 + 471,4 526,4 1,5% 23,6 0,35 6,2 80,6
1100,0 + 471,4 518,6 2,0% 31,4 0,35 6,4 78,1
1100,0 + 471,4 510,7 2,5% 39,3 0,35 6,0 83,3
Nas figuras 5-5 e 5-6 estão representadas as relações entre a dosagem de
superplastificante e o caudal médio de escoamento para os dois tipos de misturas
ligantes.
Da análise das figuras 5-5 e 5-6 ressalta que os superplastificantes SV 3010 e SV
3000 têm comportamentos muito semelhantes, razão pela qual se fará um comentário
único para os dois tipos de superplastificante.
Os resultados representados nas figuras 5-5 e 5-6 demonstram que as cinzas volantes
melhoram a fluidez das caldas, uma vez que o caudal médio de escoamento das
caldas compostas por mistura de cimento e cinzas volantes é sempre superior ao
-
Resultados e análise de resultados
Betão auto-compactável – Metodologia de composição 5-12
caudal médio das caldas compostas só por cimento.
Figura 5-5 - Representação dos resultados dos ensaios de cone de Marsh. Dosagem de superplastificante SV 3010 [%] vs. Qm [cm3/s]
.
Figura 5-6 - Representação dos resultados dos ensaios de cone de Marsh. Dosagem de superplastificante SV 3000 [%] vs. Qm [cm3/s]
Além disso, o superplastificante actua sobre as cinzas volantes, pois o acréscimo do
caudal médio de escoamento das caldas compostas por mistura de cimento e cinzas
volantes, quando se adjuva superplastificante, é superior ao acréscimo do caudal
Superplastificante SV 3010
0,0
15,0
30,0
45,0
60,0
75,0
90,0
0,00 0,50 1,00 1,50 2,00 2,50
Dosagem de superplastificante [%]
Qm
[cm
3 /s]
CV/(C+CV)=0,0 CV/(C+CV)=0,3
Superplastificante SV 3000
0,0
15,0
30,0
45,0
60,0
75,0
90,0
0,00 0,50 1,00 1,50 2,00 2,50
Dosagem de superplastificante [%]
Qm
[cm
3 /s]
CV/(C+CV)=0,0 CV/(C+CV)=0,3
-
Resultados e análise de resultados
Betão auto-compactável – Metodologia de composição 5-13
médio das caldas compostas só por cimento, independentemente da dosagem de
superplastificante.
Nas caldas compostas só por cimento, a dosagem de superplastificante igual a 1,0%,
conduz à fluidez máxima, pois para dosagens de superplastificante superiores o
caudal médio de escoamento mantém-se constante.
No que diz respeito às caldas compostas por mistura de cimento e cinzas volantes a
fluidez máxima também se obtém com dosagem de superplastificante de 1%,
contudo o aumento do valor do caudal médio é reduzido quando se aumenta a
dosagem de superplastificante de 0,5% para 1%. O facto de para estas caldas a
dosagem de superplastificante que conduz à fluidez máxima ser menor do que para
as caldas compostas só por cimento, indica que o superplastificante é mais eficaz nas
cinzas volantes do que no cimento.
5.1.3 Espalhamento em pastas
Este ensaio foi realizado de acordo com o especificado no capítulo 4 Materiais
usados e ensaios realizados e, com ele, procura-se aferir a capacidade de deformação
das pastas em função da dosagem de superplastificante e do tipo de material ligante.
As composições das pastas e os resultados obtidos neste ensaio são os apresentados
nas tabelas 5-12 a 5-15.
Nas figuras 5-7 e 5-8 estão representadas as relações entre a dosagem de
superplastificante e o índice de espalhamento (Γm) para os dois tipos de misturas
ligantes. O índice Γm é utilizado como grandeza indicadora da capacidade de
deformação da pasta, e quanto maior for maior será a deformabilidade da pasta.
-
Resultados e análise de resultados
Betão auto-compactável – Metodologia de composição 5-14
Neste ensaio pode verificar-se que os dois superplastificantes utilizados conduzem a
resultados algo diferentes.
Tabela 5-12 - Composições das pastas e resultados do ensaio de espalhamento, com a utilização do Superplastificante SV 3010 e CV/(C+CV)=0,0
CV/(C+CV)=0,0 SV 3010
(C+CV) [g] A [g]
% (C+CV) Ad [g] (A+Ad)/(C+CV) D1 [mm] D2 [mm] ΓΓΓΓm
700,0 210,0 0,0% 0,0 0,30 100 100 0,00
700,0 206,5 0,5% 3,5 0,30 103 105 0,08
700,0 203,0 1,0% 7,0 0,30 105 105 0,10
700,0 199,5 1,5% 10,5 0,30 105 105 0,10
700,0 196,0 2,0% 14,0 0,30 130 135 0,76
700,0 192,5 2,5% 17,5 0,30 162 164 1,66
Tabela 5-13 - Composições das pastas e resultados do ensaio de espalhamento, com a utilização do Superplastificante SV 3010 e CV/(C+CV)=0,3
CV/(C+CV)=0,3 SV 3010
(C+CV) [g] A [g]
% (C+CV) Ad [g] (A+Ad)/(C+CV) D1 [mm] D2 [mm] ΓΓΓΓm
490,0 + 210,0 210,0 0,0% 0,0 0,30 108 106 0,14
490,0 + 210,0 206,5 0,5% 3,5 0,30 158 157 1,48
490,0 + 210,0 203,0 1,0% 7,0 0,30 290 280 7,12
490,0 + 210,0 199,5 1,5% 10,5 0,30 374 370 12,84
490,0 + 210,0 196,0 2,0% 14,0 0,30 385 377 13,51
490,0 + 210,0 192,5 2,5% 17,5 0,30 392 391 14,33
Tabela 5-14 - Composições das pastas e resultados do ensaio de espalhamento, com a utilização do Superplastificante SV 3000 e CV/(C+CV)=0,0
CV/(C+CV)=0,0 SV 3000
(C+CV) [g] A [g]
% (C+CV) Ad [g] (A+Ad)/(C+CV) D1 [mm] D2 [mm] ΓΓΓΓm
700,0 210,0 0,0% 0,0 0,30 100 100 0,00
700,0 206,5 0,5% 3,5 0,30 104 102 0,06
700,0 203,0 1,0% 7,0 0,30 109 108 0,18
700,0 199,5 1,5% 10,5 0,30 124 126 0,56
700,0 196,0 2,0% 14,0 0,30 134 136 0,82
700,0 192,5 2,5% 17,5 0,30 150 150 1,25
-
Resultados e análise de resultados
Betão auto-compactável – Metodologia de composição 5-15
Tabela 5-15 - Composições das pastas e resultados do ensaio de espalhamento, com a utilização do Superplastificante SV 3000 e CV/(C+CV)=0,3
CV/(C+CV)=0,3 SV 3000
(C+CV) [g] A [g]
% (C+CV) Ad [g] (A+Ad)/(C+CV) D1 [mm] D2 [mm] ΓΓΓΓm
490,0 + 210,0 210,0 0,0% 0,0 0,30 108 106 0,14
490,0 + 210,0 206,5 0,5% 3,5 0,30 152 151 1,30
490,0 + 210,0 203,0 1,0% 7,0 0,30 222 216 3,80
490,0 + 210,0 199,5 1,5% 10,5 0,30 281 276 6,76
490,0 + 210,0 196,0 2,0% 14,0 0,30 333 331 10,02
490,0 + 210,0 192,5 2,5% 17,5 0,30 333 334 10,12
Figura 5-7 Representação dos resultados dos ensaios de espalhamento em pastas. Dosagem de superplastificante SV 3000 [%] vs. Γm
Figura 5-8 Representação dos resultados dos ensaios de espalhamento em pastas. Dosagem de superplastificante SV 3000 [%] vs. Γm
Superplastificante SV 3010
0,00
2,50
5,00
7,50
10,00
12,50
15,00
0,0% 0,5% 1,0% 1,5% 2,0% 2,5%
Dosagem de superplastificante [%]
Γ ΓΓΓm
CV/(C+CV)=0 CV/(C+CV)=0,30
Superplastificante SV 3000
0,00
2,50
5,00
7,50
10,00
12,50
15,00
0,0% 0,5% 1,0% 1,5% 2,0% 2,5%
Dosagem de superplastificante [%]
Γ ΓΓΓm
CV/(C+CV)=0 CV/(C+CV)=0,30
-
Resultados e análise de resultados
Betão auto-compactável – Metodologia de composição 5-16
Está claramente definido nos gráficos apresentados nas figuras 5-7 e 5-8, que as
pastas compostas por mistura de cimento e cinzas volantes têm maior capacidade de
deformabilidade do que as pastas compostas só por cimento. Para pastas sem
superplastificante o índice Γm apresenta valores semelhantes independentemente do
tipo de ligante. Então a maior capacidade de deformabilidade das pastas compostas
por mistura de cimento e cinzas pode justificar-se pelo facto do superplastificante ser
mais eficaz sobre as cinzas do que sobre o cimento.
Nas pastas compostas só por cimento, independentemente do tipo de
superplastificante utilizado, o índice Γm é quase directamente proporcional à
dosagem de superplastificante. Já nas pastas compostas por mistura de cimento e
cinzas volantes essa relação já não se apresenta linear em todo o seu domínio, no
entanto, conduz a valores de Γm sempre superiores ao das pastas compostas só por
cimento.
Para as pastas compostas por mistura de cimento e cinzas volantes a utilização de
0,5% de superplastificante não produz grande efeito na deformabilidade da pasta,
tanto com o uso do SV 3010 como com o uso do SV 3000. Contudo a
deformabilidade atingida em pastas com cinzas e 0,5% de superplastificante é
semelhante à das pastas sem cinzas para valores de superplastificante de 2,5%. Com
a utilização de dosagens de superplastificante superiores o SV 3010 tem um efeito
superior ao SV 3000.
Nas pastas compostas por mistura de cimento e cinzas volantes, a dosagem de
superplastificante que leva à máxima deformabilidade é aproximadamente igual a
1,5%, no caso do SV 3010, e 2,0% no caso do SV 3000, pois para dosagens de
superplastificante superiores a deformabilidade é praticamente constante. É de
-
Resultados e análise de resultados
Betão auto-compactável – Metodologia de composição 5-17
referir que embora o SV 3010 conduzir a maior deformabilidade, as pastas
produzidas com o SV 3000 apresentavam um aspecto macroscópico mais
homogéneo.
5.2 Ensaios com betão fresco
Os ensaios realizados com betões frescos visam aferir os parâmetros intervenientes
na metodologia proposta neste trabalho (ver capítulo 3).
Antes de se fazer uma apresentação dos resultados obtidos em cada um dos ensaios
realizados, importa referir algumas características das amassaduras realizadas,
nomeadamente, a percentagem de cimento mais adições, a quantidade de grossos e a
máxima dimensão do agregado presente na mistura. Estas características
apresentam-se na tabela 5-16.
Foram realizados betões com máxima dimensão dos agregados 12,7 e 19,1mm, uma
vez que são valores correntemente utilizados.
O volume de pó está compreendido entre 0,16 e 0,19m3como consequência o
parâmetro F varia entre 0 a –4. O volume de agregados grossos foi limitado entre
0,30 a 0,34m3 para agregados com máxima dimensão 12,7mm e entre 0,30 a 0,32m3
para agregados com máxima dimensão 19,1mm, para isso o parâmetro G variou entre
0 e –6. A definição destes valores tem por base os critérios propostos por Okamura
[Okamura et al., 1995] e pela JSCE [JSCE, 1998], no entanto estes não são
rigorosamente verificados.
-
Resultados e análise de resultados
Betão auto-compactável – Metodologia de composição 5-18
Tabela 5-16 – Características das amassaduras realizadas
Parâmetros Amassadura
F G pc+s [%]
Quantidade de grossos [m3/m3] Dmáx [mm]
12,7-0,19-0,30 -4 0 22,5 0,30 12,7
12,7-0,19-0,34 -4 -6 22,4 0,34 12,7
12,7-0,16-0,30 0 0 18,9 0,30 12,7
12,7-0,16-0,34 0 -6 18,8 0,34 12,7
19,1-0,19-0,30 -4 -1 22,5 0,30 19,1
19,1-0,19-0,32 -4 -4 22,4 0,32 19,1
19,1-0,16-0,30 0 0 18,8 0,30 19,1
19,1-0,16-0,32 0 -3 18,7 0,32 19,1
5.2.1 Slump Flow
Com a realização deste ensaio pretende-se avaliar a capacidade de deformação e a
fluidez do betão, ou seja, a capacidade de auto-compactação. Deve-se notar que este
ensaio por si só não é suficiente para se afirmar que um betão é ou não auto-
compactável. Para isso é necessária a associação com outros ensaios como o L Box.
O ensaio Slump Flow foi realizado conforme o descrito no capítulo 4 Materiais
usados e ensaios realizados. Na tabela 5-17 apresentam-se os resultados obtidos no
ensaio de Slump Flow.
Figura 5-9 – Ensaio de Slump Flow. Verificação da não existência de exsudação
-
Resultados e análise de resultados
Betão auto-compactável – Metodologia de composição 5-19
Tabela 5-17 – Resultados obtidos no ensaio de Slump Flow ( a) Sem segregação ou agregação; b) Muito cascalhudo; c) Com segregação )
Slump Flow Amassadura
T50cm [s] T total [s] D1 [mm] D2 [mm] D final [mm] Observações
12,7-0,19-0,30 1,5 9,5 646 638 642 a)
12,7-0,19-0,34 1,5 10,5 665 680 673 a)
12,7-0,16-0,30 1 12 680 670 675 a)
12,7-0,16-0,34 1,5 10 662 660 661 b)
19,1-0,19-0,30 1,5 11 640 645 643 a)
19,1-0,19-0,32 1 8 650 640 645 a)
19,1-0,16-0,30 1 13 652 670 661 a)
19,1-0,16-0,32 1 11 673 684 679 b) c)
Verifica-se que todas as amassaduras apresentam um diâmetro final dentro dos
valores aceitáveis (entre 600 e 720mm), o que demonstra que todos estes betões
possuem uma boa capacidade de deformação. À excepção dos betões 12,7-0,16-0,34
e 19,1-0,16-0,32 , que são muito cascalhudos e o último exibe alguma segregação,
todos os outros se apresentam sem segregação ou exsudação, como se exemplifica na
figura 5-9.
Figura 5-10 – Ensaio de Slump Flow para betões com Dmáx. = 12,7mm
Ensaio de Slump Flow
630
640
650
660
670
680
12,7-
0,19-
0,30
12,7-
0,19-
0,34
12,7-
0,16-
0,30
12,7-
0,16-
0,34
Betões com Dmáx. =12,7mm
Diâ
met
ro F
inal
[m
m]
-
Resultados e análise de resultados
Betão auto-compactável – Metodologia de composição 5-20
Figura 5-11 – Ensaio de Slump Flow para betões com Dmáx. = 19,1mm
Por análise das figuras 5-10 e 5-11, atesta-se que, para a mesma quantidade de pó, o
diâmetro final aumenta com a quantidade de agregados grossos presentes na mistura,
e que, para a mesma quantidade de agregados grossos, o diâmetro final aumenta com
a diminuição da quantidade de pó, excepção feita ao betão 12,7 -0,16-0,34.
Na figura 5-12 está representada a relação entre a razão volumétrica Grossos/Pó e o
diâmetro final obtido no Slump Flow. Quando se trata de betões com máxima
dimensão dos agregados de 19,1mm o Slump Flow aumenta com o incremento da
razão volumétrica Grossos/Pó. Esse incremento é superior quando se trata de betões
com máxima dimensão do agregado 12,7mm, no entanto, existe um valor máximo
para a razão volumétrica Grossos/Pó, compreendido entre 1,88 e 2,13, a partir da
qual o Slump Flow diminui.
Na figura 5-13 está representada a relação entre o volume da pasta e o diâmetro final
obtido no ensaio Slump Flow. Nos betões com máxima dimensão dos agregados de
19,1mm o Slump Flow diminui com o aumento de pasta presente no betão, o que se
Ensaio de Slump Flow
630
640
650
660
670
680
19,1-
0,19-
0,30
19,1-
0,19-
0,32
19,1-
0,16-
0,30
19,1-
0,16-
0,32
Betões com Dmáx = 19,1mm
Diâ
met
ro F
inal
[m
m]
-
Resultados e análise de resultados
Betão auto-compactável – Metodologia de composição 5-21
justifica pelo facto de o aumento relativo de pó, conduzir a um aumento de pasta, que
por sua vez vai conferir uma maior coesão à mistura, diminuindo a fluidez, e como
consequência, os resultados do Slump Flow são menores.
Figura 5-12 – Relação entre a razão volumétrica Grossos/Pó e o Slump Flow
Figura 5-13 – Relação entre o volume da pasta e o Slump Flow
Para os betões de máxima dimensão dos agregados 12,7mm existe um acréscimo no
valor do Slump Flow quando se passa de um volume de pasta de 0,384m3 para
640
645
650
655
660
665
670
675
680
685
0,380
0,385
0,390
0,395
0,400
0,405
0,410
0,415
0,420
Volume da Pasta [m3]
Slu
mp
Flo
w [
mm
]
Dmáx=12.7mm Dmáx=19.1mm
640
645
650
655
660
665
670
675
680
685
1,40 1,60 1,80 2,00 2,20
Grossos/Pó [m3/m3]
Slu
mp
Flo
w [
mm
]
Dmáx=12.7mm Dmáx=19.1mm
-
Resultados e análise de resultados
Betão auto-compactável – Metodologia de composição 5-22
0,390m3. Este facto pode justificar-se pela circunstância de se utilizar um agregado
mais fino e por isso com uma superfície específica maior, quando comparada com a
superfície do agregado de máxima dimensão 19,1mm, e por isso necessitar de maior
volume de pasta para lubrificar as partículas grossas e facilitar o fluxo. Observa-se
de seguida um ligeiro decréscimo do Slump Flow com o aumento do volume de pasta
até 0,410m3, valor a partir do qual existe claramente uma queda de Slump Flow, o
que se explica pelo aumento de coesão da mistura com o aumento do volume da
pasta.
5.2.2 L Box
Como se referiu anteriormente os resultados do ensaio de L Box, permitem validar e
complementar os resultados obtidos no Slump Flow, no sentido de avaliar a auto-
compactação. O ensaio L Box foi realizado de acordo com o definido no capítulo 4
Materiais usados e ensaios realizados. Na tabela 5-18 apresentam-se os resultados
obtidos no L Box e a sua representação gráfica está patente nas figuras 5 -14 e 5-15.
Tabela 5-18 - Resultados obtidos no ensaio de L Box ( a) Sem segregação ou agregação; b) Muito cascalhudo; c) Com segregação e bloqueio na zona da armadura )
L-Box Amassadura
T50cm [s] T total [s] H1 [mm] H2 [mm] H2/H1 [%]
600-H1 [mm] Observações
12,7-0,19-0,30 1,5 8,5 95 78 82 505 a)
12,7-0,19-0,34 2 13 90 70 78 510 a)
12,7-0,16-0,30 2 16 90 67 74 510 a)
12,7-0,16-0,34 3 17 135 45 33 465 b)
19,1-0,19-0,30 1,5 11 100 75 75 500 a)
19,1-0,19-0,32 2 11,5 105 70 67 495 a)
19,1-0,16-0,30 1,5 11 90 75 83 510 a)
19,1-0,16-0,32 1,5 13 95 65 68 505 b) c)
-
Resultados e análise de resultados
Betão auto-compactável – Metodologia de composição 5-23
Figura 5-14 – Ensaio de L Box para betões com Dmáx. = 12,7mm
Figura 5-15 – Ensaio de L Box para betões com Dmáx. = 19,1mm
Excepção feita ao betão 12,7-0,16-0,34 todos verificam os dois critérios indicados,
isto é, H2/H1 superior a 60% e a diferença 600-H1 superior a 490mm, no entanto o
betão 19,1-0,16-0,32 apresenta segregação e agregação, conduzindo ao bloqueio na
zona das armaduras, como está patente na figura 5-16.
Tendo em conta que se verificou uma situação semelhante no ensaio de Slump Flow,
considera-se que: a realização de betões auto-compactáveis, com volume absoluto de
Ensaio L Box
30
50
70
90
12,7-
0,19-
0,30
12,7-
0,19-
0,34
12,7-
0,16-
0,30
12,7-
0,16-
0,34
Betões com Dmáx. = 12,7mm
H2/
H1
[%]
455
475
495
515
600-
H1
[mm
]
H2/H1 [%] 600-H1 [mm]
Ensaio L Box
60
75
90
19,1-
0,19-
0,30
19,1-
0,19-
0,32
19,1-
0,16-
0,30
19,1-
0,16-
0,32
Betões com Dmáx. = 19,1mm
H2/
H1
[%]
495
505
515
600-
H1
[mm
]
H2/H1 [%] 600-H1 [mm]
-
Resultados e análise de resultados
Betão auto-compactável – Metodologia de composição 5-24
agregados grossos superior a 0,30m3, só é possível com volumes absolutos de pó
superiores a 0,16m3; estes dois betões não são considerados auto-compactáveis.
Figura 5-16 – Bloqueio na zona das armaduras patente no betão 19,1-0,16-0,32
5.2.3 Volume de vazios do betão fresco
O procedimento utilizado na realização deste ensaio está descrito no capítulo 4
Materiais usados e ensaios realizados. Os resultados obtidos na determinação do
volume de vazios presentes num m3 de betão fresco são os apresentados na tabela 5-
19 e figuras 5-17 e 5-18.
Tabela 5-19 – Resultados da determinação do volume de vazios
Betão vv [l/m3]
12,7-0,19-0,30 18
12,7-0,19-0,34 10
12,7-0,16-0,30 11
12,7-0,16-0,34 15
19,1-0,19-0,30 13
19,1-0,19-0,32 10
19,1-0,16-0,30 12
19,1-0,16-0,32 11
-
Resultados e análise de resultados
Betão auto-compactável – Metodologia de composição 5-25
Figura 5-17 – Betão vs. Volume de vazios para betões com Dmáx. = 12,7mm
Figura 5-18 – Betão vs. Volume de vazios para betões com Dmáx. = 19,1mm
Com a determinação do volume de vazios, pode-se avaliar duas coisas distintas. A
resistência, uma vez que será tanto maior quanto menor for o volume de vazios,
considerando a razão água/ligante constante. Este facto está patente na expressão de
Feret (3-3). Em termos de durabilidade, o volume de vazios pode ser um indicador,
no entanto, não se deve esquecer que estes betões utilizam uma grande quantidade de
água e que esta pode ser superior à necessária para a hidratação. E que se isso
0
5
10
15
20
12,7
-0,1
9-0,
30
12,7
-0,1
9-0,
34
12,7
-0,1
6-0,
30
12,7
-0,1
6-0,
34
Betões com Dmáx. = 12,7mm
Vo
lum
e d
e va
zio
s [l
/m3]
0
5
10
15
19,1
-0,1
9-0,
30
19,1
-0,1
9-0,
32
19,1
-0,1
6-0,
30
19,1
-0,1
6-0,
32
Betões com Dmáx. = 19,1mm
Vo
lum
e d
e va
zio
s [l
/m3]
-
Resultados e análise de resultados
Betão auto-compactável – Metodologia de composição 5-26
acontecer o excesso vai evaporar e deixar vazios no seu lugar.
Os volumes de vazios obtidos são bastante baixos, quando comparados com os
preconizados por Okamura (40 a 70 l/m3), pela JSCE (45 l/m3) ou mesmo se
comparados com os indicados na norma 613 do ACI (25 e 20 l/m3 para máxima
dimensão dos agregados 12,7 e 19,1mm, respectivamente). Isto deve-se,
provavelmente, à utilização de cinzas volantes e à qualidade dos agregados usados.
5.3 Ensaios com betão endurecido
5.3.1 Resistência à compressão
Os ensaios de resistência à compressão foram realizados conforme descrito no
capítulo 4 Materiais usados e ensaios realizados. Os resultados dos ensaios de
resistência à compressão realizados sobre provetes cúbicos de 10cm de aresta são os
apresentados nas tabelas 5-20, 5-21 e 5-22..
Tabela 5-20 – Resistências à compressão obtidas em betões com máxima dimensão de agregados 12,7mm (Rc – resistência à compressão; Rcm – resistência à compressão média)
12,7-0,19-0,30 12,7-0,19-0,34 12,7-0,16-0,30 12,7-0,16-0,34 Idade [dias] Rc
[MPa] Rcm
[MPa] Rc
[MPa] Rcm
[MPa] Rc
[MPa] Rcm
[MPa] Rc
[MPa] Rcm
[MPa]
31,0 30,0 22,5 20,3 3
33,3 32,2
31,1 30,6
21,6 22,1
21,8 21,1
38,9 39,2 27,9 27,6 7
39,6 39,3
37,5 38,4
26,5 27,2
27,9 27,8
43,8 45,1 31,2 31,4 14
44,3 44,1
46,8 46,0
30,2 30,7
30,8 31,1
48,8 48,7 33,5 37,7 28
50,1 49,5
52,5 50,6
35,4 34,5
38,0 37,9
55,20 64,10 42,60 45,10 56
57,40 56,3
57,50 60,8
40,90 41,8
45,30 45,2
valores obtidos com 4 dias
-
Resultados e análise de resultados
Betão auto-compactável – Metodologia de composição 5-27
Tabela 5-21 - Resistências à compressão obtidas em betões com máxima dimensão de agregados 19,1mm (Rc – resistência à compressão; Rcm – resistência à compressão média)
19,1-0,19-0,30 19,1-0,19-0,32 19,1-0,16-0,30 19,1-0,16-0,32 Idade [dias] Rc
[MPa] Rcm
[MPa] Rc
[MPa] Rcm
[MPa] Rc
[MPa] Rcm
[MPa] Rc
[MPa] Rcm
[MPa]
29,7 27,0 22,4 22,3 3
28,3 29,0
27,9 27,5
23,0 22,7
21,1 21,7
39,7 38,4 31,1 28,2 7
38,0 38,9
38,2 38,3
29,6 30,4
26,8 27,5
43,5 41,6 35,9 33,0 14
44,8 44,2
43,4 42,5
36,9 36,4
34,9 34,0
54,5 51,8 36,3 37,7 28
53,3 53,9
48,5 50,2
38,0 37,2
40,4 39,1
59,2 54,6 44,8 43,1 56
60,9 60,1
62,2 58,4
43,8 44,3
45,7 44,4
valores obtidos com 4 dias
Tabela 5-22 – Resistências à compressão obtidas com o BNS3 (Rc – resistência à compressão; Rcm – resistência à compressão média)
BNS3 Idade [dias] Rc
[MPa] Rcm
[MPa]
45,6 7
44,2 44,9
55,1 14
56,3 55,7
60,4 28
56,1 58,3
71,8 56
67,4 69,6
Nas figuras 5-19 e 5-20 apresenta-se a representação das resistências à compressão
médias em função da idade. Pode-se verificar que a resistência à compressão média
aumenta com o tempo, com um desenvolvimento conforme esperado. Observando as
figuras 5-19 e 5-20 verifica-se que os betões que contêm mais ligante, possuem
resistências superiores aos outros, e que estas diferenças se acentuam com o tempo.
-
Resultados e análise de resultados
Betão auto-compactável – Metodologia de composição 5-28
A figura 5-19 permite atestar que para betões com máxima dimensão de agregado
12,7mm e independentemente da quantidade de pó, o aumento da quantidade de
agregados grossos conduz a resistências à compressão ligeiramente menores em
idades jovens, mas que a partir dos 14 dias de idade a tendência se inverte.
Figura 5-19 – Resistência à compressão média em função da idade para betões com Dmáx. = 12,7mm
Figura 5-20 – Resistência à compressão média em função da idade para betões com Dmáx. = 19,1mm
Na figura 5-20 verifica-se que para betões com máxima dimensão de agregado
0,0
10,0
20,0
30,0
40,0
50,0
60,0
70,0
0 10 20 30 40 50 60
Idade [dias]
Rcm
[M
Pa]
12,7-0,19-0,30 12,7-0,19-0,34 12,7-0,16-0,30 12,7-0,16-0,34
0,0
10,0
20,0
30,0
40,0
50,0
60,0
70,0
0 10 20 30 40 50 60
Idade [dias]
Rcm
[M
Pa]
19,1-0,19-0,30 19,1-0,19-0,32 19,1-0,16-0,30 19,1-0,16-0,32
-
Resultados e análise de resultados
Betão auto-compactável – Metodologia de composição 5-29
19,1mm e 0,19m3 de pó, o aumento da quantidade de agregados grossos conduz a
resistências à compressão menores, para qualquer idade. Betões com quantidades de
pó de 0,16m3, em idades jovens, tem resistências à compressão maiores quando
possuem uma pequena quantidade de grossos, mas a partir dos 28 dias de idade a
tendência inverte-se.
Para se determinar o intervalo de confiança de 95%, da média, pode-se recorrer à
distribuição de t-Student, pois o número de amostras é menor do que 30:
n
s.tX
n
s.tX
1n,2
n
_
1n,2
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