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ANÁLISE DE BLOCO EM CONCRETO ESTRUTURAL COM VARIAÇÃO DE UMIDADE

Elyel Augusto Silva dos Santos1, Niander Cerqueira Aguiar1,2, Victor Barbosa Souza1, Jonas Alexandre2, Afonso Rangel Garcez de Azevedo2, Gustavo Castro

Xavier2, Cristiano Pena Miller1 1Faculdade Redentor, 2Universidade Estadual do Norte Fluminense Darcy Ribeiro

e-mail: [email protected]

RESUMO

A busca de racionalização e minimização de custo levou a um crescimento do uso de blocos de concreto na construção civil. O mercado de Feira de Santana/BA acompanha tal tendência, tornando necessário conhecer a qualidade dos produtos locais. Assim, nesse trabalho verificou-se a qualidade de blocos de concreto em uma fábrica da cidade. Os blocos foram submetidos a análise dimensional, verificação da resistência à compressão com e sem a presença de água, segundo as normas NBR 6136:2006 e NBR 12118:2006. Os resultados indicam que os blocos apresentaram desconformidade quanto às dimensões e que há uma grande carência de conhecimento técnico, principalmente no que tange à dosagem dos blocos, acarretando elevação dos custos de produção, diminuindo a competitividade das empresas. As resistências à compressão dos blocos diminuíram quando foram submetidos a umidade, apresentando variações na ordem de 30% a 50% da resistência do projeto.

Palavras-chave: Bloco de concreto; alvenaria de vedação, qualidade; construção

civil.

INTRODUÇÃO

As construções em alvenaria estrutural em blocos de concreto tem sido cada vez

mais disseminadas na cultura da construção civil brasileira. Como a estrutura é

definida pelo próprio bloco de vedação, esses elementos usados na alvenaria

estrutural precisam atender diversas especificações das normas técnicas brasileiras

para que possam cumprir com eficácia sua função estrutural.

A busca de racionalização e minimização de custo levou a um crescimento do

uso de blocos de concreto na construção civil. O mercado de Feira de Santana/BA

acompanha tal tendência, tornando necessário conhecer a qualidade dos produtos

locais.

59º Congresso Brasileiro de Cerâmica17 a 20 de maio de 2015, Barra dos Coqueiros, Aracaju, SE

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Neste trabalho, o objetivo é caracterizar o comportamento de alvenaria estrutural

de blocos em concreto submetido a esforços de compressão, avaliando ação da

umidade. O escopo do trabalho pode ser resumido em realizar pesquisas com

analises experimentais da resistência à esforços de compressão dos blocos, analisar

através ensaios experimentais o comportamento de alvenaria estrutural em bloco de

concreto com a simulação de agentes externos no bloco e comprovar por meio de

ensaios destrutivos que a resistência características dos blocos, após este ser

adicionado ao solo natural, com efeito direto do lançou freático, diminui ao longo do

tempo.

1. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA

1.1. CONCEITUAÇÃO DOS BLOCOS DE CONCRETO

Foi nos Estados Unidos que, no final do século XIX, surgiram os blocos de

concreto vazados. Conforme relata a Associação Brasileira de concreto Portland

(ABCP, 2000). Foi lá também que o uso da alvenaria com blocos de concreto atingiu

seu maior desenvolvimento, tendo rápido crescimento ainda na Europa,

particularmente na França, Inglaterra e Alemanha. Devido a esse pioneirismo, foi

natural o desenvolvimento, nos Estados Unidos e na Europa, das primeiras

pesquisas e processos construtivos racionalizados, sendo hoje essa influência

refletida em diversas normas. Medeiros (1993) afirma que mais de dois terços de

toda alvenaria feita nos Estados Unidos era em bloco de concreto.

O inicio da fabricação de blocos de concreto no Brasil se deu na década de

1950, com uma máquina de produção importada dos Estados Unidos. Andolfato et

Al. (2002) definem que dos materiais empregados para a produção das unidades de

alvenaria, sobressai o emprego dos blocos de concreto com função estrutural,

permitindo o emprego da técnica de coordenação modular como fator essencial na

sistematização e programação do projeto como um todo. Justamente por serem

modulares, os blocos tornam a construção mais racional, resultando em economia

tanto para os empreendedores quanto para o consumidor final (ABCP, 2000 a).

1.2. NORMAS PERTINENTES


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1.2.1 Dimensões dos blocos de concreto com função estrutural

A NBR 6136 (1994) limita à zona de graduação zero a permissão para uso de

agregado na produção de blocos, uma vez que ele normalmente não pode possuir

grãos com diâmetro superior a metade da espessura da menor parede do bloco, e

define ainda que os blocos devem atender as dimensões padronizadas permitindo-

se tolerância de 2 + mm para a largura e 3+ mm para altura e cumprimento. A menor

dimensão do furo, atendidas as demais exigências da norma, não deve ser inferior a

8,0 (oito) cm, para o bloco de 14 cm de largura, e a 12 cm, para o bloco de 19 cm de

largura, possuindo de transição com raio mínimo de 2,0 (dois) cm entres as paredes

longitudinais e transversais. A norma afirma que os blocos vazados de concreto

devem atender as dimensões presentes de acordo com tabela 1, e a espessura

mínima deve ser conforme a tabela 2.

Tabela 01 – Dimensões padronizadas nominais

Fonte: NBR 6136 (1994)

Tabela 02 – Dimensões padronizadas das paredes transversais

Fonte: NBR 6136 (1994)

1.2.2 Resistência dos blocos

A NBR 7173 (1982) trata que a resistência à compressão destes blocos é de 2,5

MPa para blocos analisados de forma individual. Já a norma a NBR 6136 (1994), diz

Dimensões Padronizadas

Dimensões Nominais (cm)

Designização Dimensões Padronizadas

(mm)

Largura Altura Comprimento

20x20x40 M-20

190 190 390

20x20x20 190 190 190

15x20x40 M-15

140 190 390

15x20x20 140 190 190

Dimensões Padronizadas

Designação Paredes Longitudinais

(mm)

Paredes Transversais

Paredes (mm)

Espessura Equivale (mm/m)

M-20 25 25 188

M-15 32 25 188


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que os blocos vazados de concreto, confeccionados de acordo com essa norma,

devem atender, quanto a seu uso, as seguintes classes: AE – para uso geral, como

em paredes externas acima ou abaixo do nível do solo, que podem estar expostas à

umidade ou intempéries, e que não recebem revestimento de argamassa de

cimento, Classe BE – limitada ao uso acima do nível do solo, em paredes externas

com revestimento de argamassa de cimento, para proteção contra intempéries e em

paredes não expostas as intempéries.

A resistência à compressão característica (Fbk) deve ser conforme a tabela 3.

Tabela 03 – Requisitos para Fbk, est.

1.2.3 Umidade relativa

A absorção de água determinada, em qualquer um dos blocos ensaiados e para

ambas as classes, deve ser menor ou igual a 10%. Quanto à retração por secagem

deve ser menor ou igual a 0,065%. Segundo LEITE et al. (2000), este aumento de

absorção ocorre devido à existência de porosidade e à elevada área superficial das

partículas finas de argila e do material cimentício.

Os métodos propostos pelas normas NBR 9777/87 e NBR 9937/87, referentes à

determinação de absorção de agregados miúdos e graúdos, respectivamente, são

apropriados para agregados naturais, pois estes podem ser considerados

impermeáveis, entretanto podem mostrar-se ineficientes aos agregados reciclados e

Requisitos para Fbk, est

Valores mínimos de Fbd(Mpa)

Valores da Resistência

Classe AE

Classe

BE

4,5 4,5

6 6 6

7 7 7

8 8 8

9 9 9

10 10 10

11 11 11

12 12 12

13 13 13

14 14 14

15 15 15

16 16 16


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porosos. Por esta razão, entende-se que todos os métodos oficiais de

caracterização de agregados, que utilizem água, tendem a apresentar resultados

incoerentes caso sejam utilizados agregados mais densos que a água, e com

elevada taxa de absorção. Além disto, ao adicionar mais água, este acréscimo

provavelmente influenciará na resistência à compressão. Entretanto, o fluxo de água

que migra ao interior do material pela alta porosidade, contribui para que haja melhor

aderência entre pasta e agregado, pois a pasta de cimento pode ser absorvida pelos

poros mais superficiais do agregado, contribuindo para o aumento da aderência.

Segundo AÏTCIN (2000), o agregado somente absorverá água da mistura,

quando o teor de água do agregado estiver inferior ao estado saturado com

superfície seca. No entanto, a água absorvida para dentro do agregado não contribui

para o abatimento, nem para sua resistência, pois se adota a hipótese de que esta

parcela não participe da hidratação do cimento. Esta suposição não explica os

aumentos de resistência obtidos por LATTERZA (1998), com valores superiores às

resistências à compressão dos concretos de referência.

Neste caso, a hipótese mencionada por AÏTCIN (2000), é válida quando se

garante que o elemento seja curado por imersão de água, impedindo a retirada de

água de hidratação do cimento por evaporação e o surgimento de retração por

secagem. Sendo assim, a melhor explicação dos resultados obtidos por LATTERZA

(1998), é que a parcela de água absorvida não participa da hidratação inicial do

cimento; porém, como está presente nos poros dos agregados reciclados, contribui

ao longo do tempo, para o processo de hidratação, proporcionando a chamada “cura

úmida interna”.

Para que as misturas no estado fresco, contendo agregados com elevada

absorção de água, não sejam prejudicadas, AÏTCIN (2000) comenta que a saturação

prévia do agregado por mais de 24hs, permite ao agregado leve saturar-se por

inteiro, não afetando na trabalhabilidade e no abatimento. No entanto, a massa do

concreto no estado fresco e endurecido, seria significativamente maior.

Ao analisar a pré-saturação dos agregados de RCD, ZORDAN et al. (1999)

verificaram que o fluxo de água em direção ao interior dos grãos é inexistente,

entretanto há aumento de porosidade na zona de transição pasta-agregado, por

causa da quantidade de água livre disponível na interface. Segundo GONÇALVES


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(2001), apesar de ter uma espessura muito delgada ao redor do agregado, a zona

de transição é geralmente mais fraca do que as outras duas fases.

1.2.4 Capeamento

Os capeamentos são finas camadas de um determinado material, dispostas

entre o elemento a ser ensaiado e as placas da máquina de ensaio, que reduzem os

efeitos das irregularidades no topo e base do corpo-de-prova, propiciando dessa

maneira uma distribuição mais uniforme das tensões. Os diferentes materiais usados

como capeamento levam a consideráveis variações nas resistências dos blocos,

influenciadas pelas propriedades de deformação do material que induzem à unidade

a um determinado estado de tensões.

Devido às restrições ocasionadas pela placa da máquina de ensaio, um estado

triaxial é criado nas unidades, e quando colocada uma camada de material entre a

unidade e essa placa o estado de tensões passa a ser influenciado pelas

propriedades de deformação.

De acordo com Kleeman e Page (1990), a resistência aparente das unidades

pode aumentar ou diminuir de acordo com a rigidez relativa do material de

capeamento e da unidade. Exemplificam que um material muito deformável se

expandirá bem mais lateralmente que a unidade, induzindo-a a tensões laterais de

tração, resultando uma ruína prematura por fendilhamento. De modo oposto, a maior

rigidez do material de capeamento induzirá a tensões de compressão lateral que

retardarão a ruína. As tensões induzidas dependem da espessura e das

propriedades de deformação do material sob tensão normal e cisalhante.

As normas de cada país recomendam a utilização de diferentes tipos de

capeamento. No Brasil, a NBR 7184 (1992) indica, para a regularização das faces de

trabalho do elemento a ser ensaiada, a utilização de pastas ou argamassas capazes

de apresentar, no momento do ensaio, resistência à compressão em corpos-de-

prova cilíndricos (50 x 100 mm) superior à prevista para o bloco a ensaiar. As pastas

ou argamassas podem ser à base de gesso, enxofre, cimento, pozolana ou

quaisquer outros materiais granulares que atendam aos requisitos de uniformidade e

resistência exigidos pela norma, não devendo exceder espessura média de três mm.


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Os capeamentos mais comuns (argamassa, enxofre, pasta de gesso e chapa de

fibra), segundo Maurenbrecher (1978), geram resultados semelhantes, desde que as

superfícies de carregamento sejam perfeitamente horizontais.

Materiais tipo borracha não são adequados, pois induzem a um rompimento

prematuro. Page e Kleeman (1991) realizaram ensaios de compressão em unidades

vazadas de concreto e cerâmicas (com diferentes dimensões) e em prismas.

Maurício (2003) também realizou ensaios à compressão com blocos vazados de

concreto (14 x 19 x 29 cm) com dois traços distintos e capeados com diferentes tipos

de material. Nos blocos com capeamento de borracha, a fissuração começou a

baixas cargas, tornando-se intensa no decorrer do ensaio, sendo a ruína

caracterizada ora por intensa fissuração, ora pelo cisalhamento diagonal

(MAURÍCIO, 2003).

Levando-se em conta as análises feitas por Page e Kleeman (1991), em que os

materiais que apresentavam maior rigidez ao cisalhamento permitiriam aos blocos

maiores cargas de compressão, e com os dados disponíveis e conhecimentos dos

materiais utilizados por Maurício (2003), nota-se que os resultados obtidos com os

ensaios do bloco tipo B são mais coerentes se comparados com os resultados

obtidos com os blocos tipo A. Os valores mais altos encontrados para os blocos

capeados com enxofre e gesso são justificados pela maior rigidez que esses

possuem frente aos demais e talvez pelo maior atrito proporcionado às placas da

prensa. Os baixos resultados obtidos nos ensaios com argamassa do bloco tipo A

pode ter sido ocasionado pelo esmagamento precoce do material de capeamento,

fato relatado por Maurício (2003)

Por ser o material mais deformável, já se esperavam as menores resistências

para os blocos capeados com a borracha. As teorias citadas por Maurenbrecher

(1978) e Kleeman e Page (1990) explicam tal fenômeno. Por fim, Drysdale et al.

(1994) afirmam que nenhuma das relações entre os ensaios com diversos tipos de

capeamento encontradas pode ser válida em virtude das diferentes propriedades

dos materiais de capeamento e dos diferentes efeitos que dependem tanto da

espessura do capeamento como da tensão de ruína. Citam ainda que capeamentos

deformáveis, que são totalmente prensados a cargas bem inferiores às cargas de

ruína, podem causar um efeito semelhante ao da condição imposta pelo

capeamento mais rígido naquele estágio.


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2 PLANEJAMENTO EXPERIMENTAL

O comportamento ao longo do tempo de blocos de concreto aplicados em

alvenaria estrutural e a influência da degradação nos mesmo, foi estudada em

ambientes agressivos submetidos a um alto nível lençol freáticos, logo tendo a

influência de sulfatos e como também em solos saturados.

Para realização dos ensaios foram utilizados blocos da família M15 e M20,

especificação da NBR 6136 (1994) com o mesmo padrão de fabricação, cura e

armazenagem com objetivo de verificar se a geometria dos blocos teria influência

nos valores de resistência característica a compressão do bloco (Fbk). Comprovando

tal redução da Fbk do bloco, consequentemente ocorrera redução de resistência na

parede estrutural.

2.1 MATERIAIS UTILIZADOS

Cimento: CPII F32

Areia fina com diâmetro entre 0,05 a 0,042mm

Aquisição dos blocos de concreto em alvenaria estrutural das classes:

M - 15

06 Blocos secos 14x19x39


M - 20



2.2 DESCRIÇÕES DOS ENSAIOS

Os ensaios foram realizados em laboratório utilizando uma prensa para ensaios

de compressão axial onde os blocos forma capeados no laboratório com argamassa

nas superfícies em contato com a prensa, os blocos antes de serem conduzidos a

prensa passaram um período de 180dias.

A seguir são apresentados os ensaios que foram realizados na presente

pesquisa, bem como a sua normalização de referência.

Bloco seco


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Armazenamento do bloco com j > 28 dias

Capeamento com argamassa nas faces

Ruptura brusca

Bloco umedecido

Bloco totalmente imerso em um tanque com própria água do subsolo;

Bloco imerso por 06 meses;

Capeamento com argamassa nas faces;

Ruptura distribuída com fissuras verticais no sentido transversal do bloco.

2.3 VARIÁVEIS DE ESTUDO

Condições de exposição dos blocos:

Bloco seco;

Em um período de recorrência de 24h exposto ao ar, e outro período também

completo saturado do em água do próprio subsolo;

Saturado em um período permanentemente à água do próprio subsolo.

Quantidade de amostras para cada família:


06 Blocos umedecidos 14x19x39


06 Blocos umedecidos 19x19x39

3 ANALISE DOS RESULTADOS EXPERIMENTAIS

Os resultados demonstram que os blocos após serem submetidos à ação da

água do subsolo apresentam diminuição na sua resistência característica dos

blocos, contudo é necessário analisar com mais tempo para uma menor taxa de

erro. Portanto a estrutura possuirá o mesmo carregamento com um minoração de

resistência ao longo do tempo diminuindo a durabilidade da estrutura.


1316

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3.1 COMPORTAMENTO DO BLOCO DE CONCRETO SUBMETIDO AOS

ESFORÇOS DE COMPRESSÃO

Os elementos de concreto apresentam comportamento distinto quando

submetidos a diferentes condições de ensaio (Figura 1). Devido ao efeito de

confinamento, os blocos de alvenaria de concreto apresentam ruína do tipo

cisalhamento cônicos (Figura 2).

Figura 1– Prensa de 100 Toneladas

Figura 2 – Ruptura brusca com fissuras no sentido das tensões verticais

Inicia-se com fissuração vertical, primeiramente nas paredes longitudinais e,

posteriormente, nos septos transversais. A perda de rigidez nas paredes

longitudinais induz ao aumento de fissuração nos septos transversais. A ruína ocorre

pela separação das paredes longitudinais e septos transversais. A camada de pasta

de cimento pode influenciar o comportamento dos blocos. Restrição lateral exercida

pela ruína dos elementos é caracterizada por sua divisão em duas partes distintas.


1317

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3.2 ANÁLISE DA RESISTÊNCIA DOS BLOCOS DE CONCRETO

Os valores encontrados para a resistência axial dos blocos de concreto M15 e

M20 tiveram variações de acordo com o seu estado físico conforme o esperado. Na

simulação foram submergidos alguns blocos utilizando água obtida do próprio solo, e

foram comparados com os blocos secos para simulação do lençol freático e agentes

agressivos como sulfatos, cloretos e águas servidas. As amostras úmidas tiveram

redução de resistência quando comparado às amostras secas.

Através desta pesquisa constatou-se que progressivamente ocorre redução da

vida útil de uma estrutura. Os blocos da classe AE, enquadrados na NBR

6136(1994) para uso geral como paredes externas acima ou abaixo do nível do solo,

podem estar expostos à umidade ou intempéries e, por não receberem revestimento

de argamassa de cimento, estão sujeitos à essa variação de umidade.

Dos dados coletados na presente pesquisa, observou-se também que há a

necessidade de incremento da resistência característica a compressão dos blocos

estudados, para suprir a necessidade de resistência em tais situações, não

minorando a resistência de projeto dos prismas nas fundações.

Nas tabelas 04 e 05 são apresentados os resultados obtidos na análise dos

blocos da família M15, nas duas situações, seco e úmido.

Tabela 04 - Bloco de Concreto Seco – Família M15

Tabela 05 - Bloco de Concreto Submerso – Família M15

14x19x39

B1 B2 B3 B4 B5 B6

4,74 6,54 4,66 5,26 4,58 6,08

RESISTÊNCIA MÉDIA 5,31

14x19x39

B1 B2 B3 B4 B5 B6

3,99 4,38 4,24 4,41 4,64 4,79



1318

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No gráfico 01 (Figura 3) o resultado é apresentado de forma comparativa.

Figura 3 - Gráfico 01 - Resistência à compressão da classe M15 – bloco seco e o submerso.

Nas tabelas 06 e 07, e no gráfico 02 (figura 4) são apresentados os resultados

obtidos na análise dos blocos da família M20, nas duas situações, seco e úmido.

Tabela 06 - Bloco de Concreto Seco – Família M20

Tabela 07 - Bloco de Concreto Submerso – Familia M20

19x19x39

B1 B2 B3 B4 B5 B6

4,08 4,47 4,93 4,71 5,06 5,27


19x19x39

B1 B2 B3 B4 B5 B6

3,05 2,97 3,21 2,41 2,36 3,42



1319

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Figura 4 - Gráfico 02 - Resistência à compressão da classe M20 – bloco seco e o submerso.

Conforme as figuras 03 e 04 as resistências diminuíram quando os blocos

foram submetidos a imersão com valores alcançados na ordem de 30% a 50% da

resistência do projeto. Os blocos M15 obtiveram uma menor diferença nos

resultados comparando com os blocos secos e saturados. Porém os blocos M20

quando umedecidos atingiram uma maior perda na resistência.

4 CONCLUSÃO

Os resultados indicam que os blocos apresentaram desconformidade quanto às

dimensões e que há uma grande carência de conhecimento técnico, principalmente

no que tange à dosagem dos blocos, acarretando elevação dos custos de produção,

diminuindo a competitividade das empresas.

Com relação a pesquisa, tanto os blocos M15 como os blocos M20

apresentaram decaimento nas resistências após submeter os mesmos à presença

de umidade, o que indica a iminente problemática para o uso dos mesmos em

situações de presença de água.

Mais testes devem ser feitos, variando-se a taxa de umidade e comparando

outros parâmetros de qualidade do produto.


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REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

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concreto simples para alvenaria estrutural – procedimentos. NBR 6136. Rio de

Janeiro, 1994.

ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS (ABNT). Execução e

controle de blocos vazado de concreto – procedimentos. NBR 8798. Rio de

Janeiro, 1985.

ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS (ABNT). Paredes de

alvenaria estrutural – ensaio à compressão simples – procedimentos. NBR

8949. Rio de Janeiro, 1985.

ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE CIMENTO PORTLAND (2000a). Produção de

peças premoldadas de concreto. Curso sobre produção e controle de artefatos

de cimento. São Paulo. KLEEMAN, P.W.; PAGE, A.W. (1990). The in-situ

properties of packing materials used in compression tests. Masonry

International, London, v.4, n.2, p.68-74.

DRYSDALE, R.G.; HAMID, A.A.; BAKER, L.R. (1994). Masonry structures:

behavior and design. Englewood Cliffs, New Jersey: Prentice Hall.

MAURENBRECHER, A.H.P. (1978). Use of the prism test to determine

compressive strength of masonry. In: NORTH AMERICAN MASONRY

CONFERENCE, (1978), Boulder. Proceedings. Boulder: The Masonry Society.

MAURÍCIO, R.M. (2003). Investigação experimental da influência do

capeamento na resistência de blocos de concreto para alvenaria estrutural.

52p. Relatório Final de Iniciação Científica apresentado à FAPESP – Faculdade de

Engenharia de Ilha Solteira, Universidade Estadual Paulista, Ilha Solteira. 2003.


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