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ISSN 0103-9830 %7�3&&����

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Escola Politécnica da Universidade de São PauloDepartamento de Engenharia de Construção CivilBoletim Técnico - Série BT/PCC

Diretor: Prof. Dr. Antônio Marcos de Aguirra MassolaVice-Diretor: Prof. Dr. Vahan Agopyan

Chefe do Departamento: Prof. Dr. Alex Kenya AbikoSuplente do Chefe do Departamento: Prof. Dr. João da Rocha Lima Junior

Conselho EditorialProf. Dr. Alex AbikoProf. Dr. Francisco CardosoProf. Dr. João da Rocha Lima Jr.Prof. Dr. Orestes Marraccini GonçalvesProf. Dr. Antônio Domingues de FigueiredoProf. Dr. Cheng Liang Yee

Coordenador TécnicoProf. Dr. Alex Abiko

O Boletim Técnico é uma publicação da Escola Politécnica da USP/Departamento de Engenharia deConstrução Civil, fruto de pesquisas realizadas por docentes e pesquisadores desta Universidade.

Este texto faz parte da dissertação de mestrado, de mesmo título, que se encontra à disposição comos autores ou na biblioteca da Engenharia Civil.

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A finalidade deste trabalho é a adaptação e utilização do ensaio triaxial, fundamentado nos

princípios da Mecânica dos Solos, para caracterização de misturas de concreto no estado fresco.

Foram realizados ensaios triaxiais em corpos de prova cilíndricos de concreto fresco, com

dimensões de 10 x 20 cm, para medida das resistências ao cisalhamento, expressas pelos

parâmetros dos ângulos de atrito interno e da coesão segundo, o critério de ruptura de

Mohr-Coulomb.

Os resultados foram confrontados com os obtidos por outros pesquisadores e analisados à

luz de ensaios de consistência normalizados, utilizados na caracterização de três misturas de uma

mesma família de concretos.

Tendo em vista a complexidade de comportamento do concreto fresco, e o anseio da

comunidade técnica de expressá-lo através de propriedades reológicas justifica-se o emprego, em

nosso meio, desta linha de pesquisa que permite a obtenção dos dois parâmetros físicos citados

anteriormente, contribuindo para a avaliação da trabalhabilidade do concreto.

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Muitos são os intervenientes que afetam a qualidade do concreto de cimento portland . O

estudo do concreto no seu estado fresco é de vital importância para a garantia das suas

propriedades no estado endurecido.

Sabe-se que os materiais componentes do concreto possuem propriedades mecânicas e

físico-químicas bastante distintas. Tem sido um desafio para todo tecnologista de concreto

equacionar o desempenho da mistura obtida durante o estudo de dosagem com o seu

comportamento na obra tendo em vista intervenientes importantes durante o manuseio, transporte,

lançamento e adensamento do concreto.

O termo trabalhabilidade, há muito usado para expressar o comportamento do concreto

fresco, tem sido objeto de muitas pesquisas objetivando defini-lo e caracterizá-lo.

TATTERSALL, (1976) afirma: " Há três razões práticas importantes pelas quais é altamente

desejável conhecer as propriedades que envolvem a trabalhabilidade dos concretos, sejam elas o

estudo de dosagem, o processamento e o controle da mistura"

O elevado número de trabalhos e métodos de ensaios desenvolvidos para a medida da

trabalhabilidade dos concretos comprova o grande interesse e também as limitações encontradas

para a sua expressão.

Aliado a este fato estão os grandes avanços da construção civil em direção à qualidade e

produtividade das obras visto que novos equipamentos e técnicas têm sido desenvolvidos

objetivando maior desempenho em todas as fases dos serviços de concretagem.

Salienta-se o caráter empírico nas operações de concretagem limitando o desenvolvimento

da indústria da construção. Decorre disto o grande número de pesquisas objetivando a

caracterização do concreto por meio de parâmetros físicos.

Sendo a Reologia a ciência que estuda a deformação e o escoamento da matéria,

identificam-se duas linhas de pesquisas para o seu estudo

A primeira linha de pesquisa adota, para o concreto fresco, o comportamento de um fluido

viscoso, apoiado por modelos reológicos como o modelo reológico de Bingham

O fluido binghamiano é caracterizado pela existência de uma tensão limite de cisalhamento,

abaixo da qual, seu comportamento se assemelha ao de um sólido mais ou menos elástico.

Destacam-se as experiências de MURATA; KIKUKAWA, (1973); TATTERSAL, (1983) utilizando-se

de viscosímetros especialmente desenvolvidos para o ensaio.

A Segunda linha de pesquisa adotada neste trabalho, é aquela que atribui ao concreto o

comportamento de um material granular constituído de uma fase sólida (grãos), líquida (água) e

gasosa (ar) , tal material possui resistência ao fluxo que pode ser descrita através de coesão e atrito.

Desta forma são óbvias as similaridades entre o concreto fresco e alguns solos. TATTERSAL, (1976)

A finalidade deste trabalho é a adaptação e utilização do ensaio triaxial, assim chamado por

se referir a compressão em uma amostra cilíndrica em que se variam as tensões radial e axial. O

nome dado ao ensaio não é apropriado, pois as condições impostas à amostra são axissimétricas, e

não triaxiais verdadeiras, segundo ORTIGÃO, (1995).

Dois parâmetros importantes são obtidos a partir do ensaio triaxial, a coesão e ângulo de

atrito . Tais parâmetros foram obtidos para três misturas de uma mesma família de concreto e

confrontados com os ensaios comumente realizados para a medida da sua trabalhabilidade.

Justifica-se a escolha desta linha de pesquisa tendo em vista alguns aspectos como:

• custo reduzido dos equipamentos envolvidos, acessíveis a qualquer laboratório de solo.

• Por se tratar de tecnologia totalmente consolidada em nosso país.

• A introdução desta linha de pesquisa no nosso país, esperando que ela possa contribuir para

este grande desafio que é a caracterização científica da trabalhabilidade do concreto fresco.

��35,1&Ë3,26�'$�0(&Æ1,&$�'26�62/26

����6LVWHPD�3DUWLFXODGR

Atribui-se ao solo o comportamento de um sistema de partículas que se comportam

diferentemente de um sólido e por outro lado, muito diferentemente de um fluido. Através da

representação das transmissão de forças no solo ilustrada pela figura 2.1, permite-se verificar que

forças de contato se desenvolvem entre as partículas, podendo ser decompostas em forças normais

e tangenciais à superfície de contato.

No sistema de partículas analisado podemos distinguir a fase sólida composta pelos grãos e

uma fase intersticial composta por um fluido (água, ar).

����(VWXGR�GDV�7HQV}HV

������7HQV}HV�WRWDLV��QHXWUDV�H�HIHWLYDV

Estando o sistema da Figura 2.1 saturado com água as pressões exercidas no sistema serão

suportadas tanto pela água quanto pelas partículas sólidas. Para sistemas saturados ficam

estabelecidos os conceitos de pressão total, neutra e efetiva.

onde:

σ’ - é a pressão efetiva resistida pela estrutura das partículas do sistema.

σ' - é a pressão total numa seção de um determinado plano, dividida pela área da seção.

u - Pressão neutra ou seja tensão na água num determinado ponto do sistema

Os conceitos de pressão efetiva e pressão neutra foram desenvolvidos pela primeira vez por

Karl Terzaghi por volta de 1920. LAMBE e WHITMAN (1968) relatam este fato.

������3DUkPHWURV�GH�3UHVVmR�1HXWUD

SKEMPTON apud VARGAS,� (1977) apresentou a equação (2) que leva em consideração a

deformação dos poros, ocasionada pela aplicação de um acréscimo de pressão, o qual comprime a

água e faz aparecer uma pressão neutra.

onde, os parâmetros A e B são empíricos determinados experimentalmente, a partir de ensaios.

Para solos saturados o parâmetro B = 1 e para solos não saturado B → 0. O coeficiente A para

solos saturados seria tal que introduzisse o efeito da compressão da água intersticial pela

deformação dos poros dos solo, decorrente da diferença de tensões (σl - σ3). O valor determinado

pela teoria da elasticidade é de 1/3 , porém, deve-se determina-lo experimentalmente.

A tabela da Figura 2.2 ilustra a grande variabilidade do parâmetro B em relação ao grau de

saturação (volume de água por volume de vazios, água e ar) para um determinado solo.

MARSAL, (1979) apud BARROS, (1983) define três possíveis estados para um solo compactado:

ocluso, aberto e seco.

O estado ocluso para um solo coesivo seria aquele em que o solo coesivo compactado com

uma umidade adequada apresenta os canais dos poros oclusos pela água e o ar distribuído nos

vazios em forma de bolhas. Os outros dois estados estão relacionados a solos de baixa umidade.

Atribui-se o estado ocluso a solos com grau de saturação acima de 80%, podendo ser adotado para

esta condição que a pressão neutra na água é igual a pressão no ar ocluso, justificando-se assim a

utilização da equação de Terzaghi para tais solos.

����5HVLVWrQFLD�DR�&LVDOKDPHQWR

De acordo com TAYLOR, (1949); TIMOSHENKO, (1979) SOUSA PINTO, (1983) as tensões

em um plano passando por um ponto do sistema podem ser decompostas em tensões no plano,

chamadas de tensões de cisalhamento (τ), e em tensões normais (σ) ao plano.

As tensões normais e de cisalhamento variam conforme o plano considerado. Existem

sempre três planos ortogonais, chamados de planos principais nos quais a tensão de cisalhamento é

nula, as tensões normais a estes planos recebem o nome de tensões principais; a maior das três é

chamada de tensão principal maior (σ1) a menor de (σ3) e a tensão principal intermediária de (σ2).

Num estado hidrostático de pressões as três pressões são iguais, porém em casos especiais

a tensão principal intermediária pode se aproximar tanto da principal quanto da tensão principal

menor.

Pode-se estudar os três estados de tensões em relação a um, dois ou três planos

perpendiculares entre si, conhecidos como estado simples de tensão, estado duplo de tensão e

estado triplo de tensão.

A partir do estado duplo de tensões, pode-se simplificar o equilíbrio de forças em dois planos

ortogonais, quaisquer, como mostrado na Figura 2.3. No estado duplo de tensões , conhecendo-se

os planos e as tensões principais num ponto, pode-se determinar as tensões normais e de

cisalhamento em qualquer plano passando por este mesmo ponto.

Do equilíbrio de forças da figura 2.3 nas direções de σ1 e σ3 e adotando-se para A o valor

unitário, obtêm-se:

mostrando que as tensões normais e cisalhamento de qualquer plano, para o estado duplo de

tensões podem ser expressas em função de σ1, σ3, e α, obtendo-se:

onde:

σl e σ3 são respectivamente a tensões principal maior e menor e; α o angulo do plano considerado,

com o plano principal maior. Esta solução pode ser obtida mais facilmente pelo diagrama de Mohr

O estado de tensões em todos os planos passando por um ponto pode ser representado

graficamente, pelo diagrama de Mohr, num sistema de coordenadas em que as abcissas são as

tensões normais e as ordenadas são as tensões de cisalhamento. Neste sistema, as equações

acima definem um círculo conforme a figura 2.4.

A Figura 2.4 é uma representação do estado de tensão, extremamente útil para todos os

problemas de tensão e deformação. Da análise do círculo de Mohr apresentam-se as seguintes

conclusões:

1) A máxima tensão de cisalhamento ocorre em planos que formam ângulos de 45º com os planos

principais;

2) A máxima tensão de cisalhamento é igual a

3) As tensões de cisalhamento em planos perpendiculares são numericamente e iguais, mas de sinal

contrário;

Em dois planos formando o mesmo ângulo com o plano principal maior, com sentido contrário,

ocorrem tensões normais iguais e tensões de cisalhamento numericamente iguais.

A resistência ao cisalhamento é dada pela seguinte equação:

Onde:

τr é a resistência ao cisalhamento

σ’ é a tensão efetiva atuante no plano cisalhado

c' e φ são respectivamente a coesão e o ângulo de atrito do material analisado

Esta equação é um caso particular decorrente do círculo de Mohr, chamada de reta de

Coulomb, ou envoltória de resistências ou ainda critério de ruptura de MohrCoulomb.

Se o círculo de Mohr das tensões atuantes num ponto genérico de um corpo de prova

tangência a reta de Coulomb, como na figura 2.4, os pontos σ’1 σ'3 representam as tensões

principais, sendo Q o chamado pólo do circulo de Mohr.

A envoltória de resistência de Mohr-Coulomb, mostrada na Figura 2.5 delimita duas regiões

no gráfico, os pontos situados abaixo da reta que correspondem a estados de tensão antes da

ruptura, os pontos acima da envoltória não são alcançados pois a ruptura já terá ocorrido.

Quando se pretende representar o estado de tensões num determinado solo pode-se lançar

mão dos chamados diagramas de trajetórias de tensão. Um, particularmente útil, é o diagrama tipo

MIT ou diagrama p x q que tem a grande vantagem de ser construído de maneira equivalente ao

círculo de Mohr, como ilustra a Figura 2.5

Neste caso da figura em que é mantida constante a tensão principal inferior (σ3), os círculos

representam bem o desenvolvimento das tensões. Quando as duas tensões principais variam, a

representação gráfica com os círculos pode se tornar confusa.

Portanto a curva que liga os pontos de maior ordenada de cada círculo (pontos 1, 2, 3) recebe

o nome de trajetória de tensão. Sendo p e q as coordenadas dos pontos da trajetória, pela definição

temos:

Onde:

p Média das tensões principais;

q Semi-diferença das tensões principais;

O gráfico da figura 2.6 ilustra as trajetórias de tensões para diversos tipos de carregamento.

Nesta figura estão representadas as trajetórias de tensões para os seguintes carregamentos:

Curva I - σ3 constante e σl crescente;

Curva II - σl constante e σ3 decrescente;

Curva III - σl crescente e σ3 decrescente de iguais valores absolutos;

Curva V - σl e σ3 crescentes numa razão constante (1:2);

Curva V - σl e σ3 variáveis.

A Figura 2.7 ilustra a correlação entre os coeficientes da envoltória de resistência com o

diagrama p x q, obtido através dos pontos finais (de ruptura) das trajetórias de tensões efetivas.

Fazendo-se coincidir os eixos p x q e τ x σ a envoltória de Mohr-Coulomb será tangente ao

círculo no ponto B e a envoltória no diagrama p x q , chamada de envoltória das trajetórias de

tensões, será secante ao círculo.

Os coeficientes das duas envoltórias correlacionam-se através das seguintes relações:

���0HGLGD�GD�5HVLVWrQFLD�DR�&LVDOKDPHQWR

����&RPSUHVVmR�7ULD[LDO

Neste ensaio um corpo de prova cilíndrico com os topos cobertos por pedras porosas e

assentados sob uma base, é revestido com uma membrana de borracha e instalado numa câmara

denominada de célula triaxial.

A célula triaxial , ilustrada na figura 3.1, consiste de uma câmara de acrílico transparente

assentada sobre uma base de alumínio, uma bucha e um pistão. O corpo de prova é colocado sobre

um pedestal, através do qual há uma ligação com a base da célula.

A carga axial é aplicada através do pistão e a pressão confinante é aplicada na água da

célula. Entre o pedestal e a amostra utiliza-se uma pedra porosa para facilitar a drenagem.

O corpo de prova é envolvido por uma membrana de borracha, vedada no topo e na base,

evitando contato com a água durante o ensaio.

Em geral os ensaios de solos são conduzidos em duas etapas: na primeira aplica-se uma

tensão confinante (fase de adensamento) e na segunda (fase de cisalhamento) aplica-se um

acréscimo de pressão resultando na tensão desviatória (σl-σ3). O equipamento utilizado permite a

medida da pressão neutra desenvolvida no interior do corpo de prova.

Classificam-se os ensaios triaxiais quanto às condições de carregamento, com adensamento ou não,

e quanto às condições de drenagem, drenados ou não drenados.

Desta forma os ensaios são classificados em: adensados - drenados (CD) ;

adensados não-drenados (CU) e não adensados - não drenados (UU).

Em todos os ensaios permite-se efetuar as medidas das pressões neutras que se

desenvolvem no interior do corpo de prova. A figura 3.2 ilustra os tipos clássicos de ensaios triaxiais

para o estudo dos solos

Para o estudo do concreto fresco foram efetuados ensaios, tipo UU e uma variante do ensaio

CU, eliminando-se a fase de adensamento mantendo-se a pressão confinante nula durante o

cisalhamento, denominado ensaio não confinado e drenado.

��0(72'2/2*,$�(�352*5$0$�(;3(5,0(17$/

São apresentados, a seguir, os procedimentos para caracterização do materiais componentes

do concreto, do estudo de dosagem e procedimentos e adaptação do ensaio triaxial para a

caracterização do concreto fresco.

��� &DUDFWHUL]DomR�GH�0DWHULDLV

Os materiais componentes do concreto, cimento, areia e pedra britada foram selecionados,

homogeneizados e acondicionados no laboratório de concreto, obtendo-se, a partir do estudo de

dosagem, três misturas de referência para todo o estudo.

O cimento portland utilizado foi identificado como do tipo II-E, caracterizado através de

ensaios químicos, físicos e mecânicos.

Os agregados foram caracterizados segundo a NBR 7211 - Agregados para concreto -

Especificação.

A granulometria dos agregados utilizados é apresentada através se suas curvas

granulométricas através da Figura 4.1

��� (VWXGR�GH�'RVDJHP

MONTEIRO et al, (1993), apresentam os fundamentos da utilização do diagrama de

dosagem, o qual é exemplificado através da Figura 5.2, salientando a necessidade de fixação da

trabalhabilidade ou da relação água-cimento para que se possam comparar diversas misturas.

São três os conceitos básicos estabelecidos pelo diagrama de dosagem da Figura 4.2 : a lei

de Abrams para o concreto endurecido e a lei de Lyse para o concreto fresco e a lei de Molinari para

o consumo de cimento, estabelecidos para concretos ditos convencionais, ou seja, de massa

específica e resistência normais,

A lei de Abrams correlaciona a resistência à compressão do concreto com a relação

água-cimento em massa para concretos adequadamente curados, de acordo com a equação;

Onde:

fc é à resistência a compressão (MPa) e k1, k2 são constantes que dependem dos materiais usados

e a/c a relação água-cimento em massa.

A "Lei de Lyse" correlaciona a relação água-cimento (a/c) com o traço (l:m) através da

equação:

onde:

m e a relação agregado-cimento em massa e k3 e k4 são constantes que dependem dos materiais

utilizados para uma determinada trabalhabilidade.

A "Lei de Molinari" correlaciona o consumo de cimento (C) com a relação agregado-cimento

(m), através da equação

onde, C é o consumo de cimento (kg/m3) e k5 , k6 constantes que dependem dos materiais

utilizados na dosagem.

Na Tabela 4.3 são apresentadas as características das misturas utilizadas neste estudo,

fixando-se a trabalhabilidade e teor de argamassa seca objetivando a caracterização plena do

concreto no estado fresco.

Todos o parâmetros tanto do concreto fresco quanto endurecido determinados objetivando a

caracterização da mistura fresca são apresentados através da Tabela 4.4.

O diagrama da Figura 4.5 é a representação gráfica do estudo de dosagem realizado permitindo que

se obtenha quaisquer traços com a mesma trabalhabilidade tendo em vista a prefixação dos

parâmetros: relação água materiais secos e porcentagem de argamassa seca.

A medida da resistência, à compressão simples do concreto, para o estudo de dosagem, foi

efetuada utilizando-se de corpos de prova cilíndricos de 15 x 30 cm, no entanto foram efetuados

ensaios de ruptura a partir de corpos de prova cilíndricos de 10 x 20 cm de dimensões, para a

verificação das misturas individuais efetuadas para a realização de cada ensaio triaxial.

As figuras 4.6 e 4.7 representam os ensaios de início de pega e de perda de consistência do

concreto referidos na tabela 4.4

����(QVDLRV�7ULD[LDLV

Foram realizados ensaios triaxiais nas condições não adensados e não drenados, com

medida da pressão neutra - UU (unconsolidated undrained) alem de ensaios não confinados e

drenados.

Os ensaios não adensado e não drenados totalizaram 12 sendo 3 misturas analisadas (1:4,5;

1:5,5 e 1:6,5) ensaiadas nas pressões confinantes de 0 kPa, 35, kPa 70 kPa e 140 kPa.

Figura 4.6 - Determinação do Tempo de Pega - Agulhas de Proctor

A fixação destes traços teve por objetivo o estudo de concretos convencionais; quanto às

pressões de confinamentos foram fixadas tendo levando-se em conta o nível pressões suportados

pelos equipamentos utilizados, adotando-se para o concreto fresco um nível de resistência ao

cisalhamento similar a determinados solos.

Os ensaios não confinados e drenados foram executados para cada mistura estudada

totalizando 3 ensaios.

São apresentadas, a seguir, as fases do ensaio objetivando detalhar alguns algumas

adaptações efetuadas:

1) Preparação da mistura e coleta de amostra: A mistura a ser estuda foi preparada no laboratório

de concreto, reproduzindo os mesmos parâmetros estabelecidos no estudo de dosagem. Uma

amostra adequadamente coletada e acondicionada em saco plástico foi, imediatamente após a

mistura, transportada ao laboratório de solos para a realização do ensaio triaxial.

2) Preparação do corpo de prova (cp): O molde utilizado para o ensaio triaxial foi preparado à partir

de um tubo metálico do amostrador de solo tipo Shelby, o tubo de seção aproximada de 100 mm foi

secionado com comprimento adequado à montagem na base da câmara triaxial, instalação das

pedras porosas no topo e na base, permitindo uma altura para o corpo de prova a ser moldado de

200 mm. Alem disso o tubo foi secionado em duas partes, longitudinalmente, objetivando a

desmoldagem do cp. no interior da câmara triaxial, após a inundação da mesma. Detalhes da

preparação do Cp são ilustrados pela Figura 4.8

3) Instalação na câmara triaxial: Após a moldagem do cp, efetuada na base da câmara, efetuou-se a

montagem completa da câmara, com detalhes para a desmontagem da parte lateral e topo da

câmara de modo a permitir a desmoldagem do cp no interior da câmara logo após a sua inundação

com água destilada, evitando qualquer deformação do Cp. antes da aplicação da pressão confinante.

A Figura 4.9 Ilustra esta fase do ensaio.

4) Ensaio não adensado-não drenado (UU): Após a moldagem e instalação do cp na câmara triaxial

efetuou-se o preenchimento total da câmara com água destilada e aplicação da pressão de

confinamento estabelecida para o ensaio.

O carregamento axial do cp foi efetuado em prensa hidráulica com deformação controlada e rompido

a velocidade constante fixada em 2,1 % por minuto, impedindo-se a drenagem do cp. A cargas axiais

foram medidas por anel dinamométríco e as deformações verticais foram determinadas por

defletômetro, alem disso, foi ligado ao dispositivo medidor de pressão neutra tipo “null pressure

indicator”, acoplado à pedra porosa na base do corpo de prova. Detalhes da montagem na prensa de

ensaio são ilustrados pela Figura 4. 10.

5)Ensaio não confinado e Drenado: Após a montagem do Cp. na câmara e do seu preenchimento

total com água destilada, o conjunto foi instalado na prensa hidráulica.

Por tratar-se de ensaio não confinado, foi conectada uma bureta contendo água destilada, na base

da câmara e efetuado o carregamento axial do Cp. com o registro superior (suspiro) da câmara,

aberto ao longo do ensaio garantindo-se confinante nula ao longo do ensaio.

O registro da variação de volume do Cp. foi obtido mediante o registro de variação de volume da

água na câmara através da bureta instalada. Tal qual o ensaio (UU) mediu-se a pressão neutra

desenvolvida durante o carregamento axial com deformação

���5(68/7$'26�(;3(5,0(17$,6

Os resultados obtidos nos ensaios triaxiais : não adensados-não drenados (UU) e não

confinados-drenados, para as três misturas analisadas (1:4,5; 1:5,5; 1:6,5) ensaiados nas pressões

confinantes de 0 kPa, 35 kPa, 70 kPa e 140 kPa, são apresentados através das Figuras 5.1 a 5.4,

expressando a variação da pressão neutra e da pressão axial, ambos em função da deformação

específica axial imposta ao ensaio.

Salienta-se a realização de correção da área da seção transversal do Cp. para o cálculo das

tensões atuantes ao longo do ensaio. Tal correção é feita adotando que a ruptura deu-se a volume

constante.

�. ',6&8662�'26�5(68/7$'26

����3DUkPHWURV�GR�FRQFUHWR

Tanto os materiais componentes quanto as misturas utilizadas neste estudo foram escolhidos

tendo em vista a aplicação no canteiro de obras

Os agregados, areia natural e pedra britada de granito (brita 1), foram escolhidos objetivando

maior homogeneidade na execução das diversas misturas ao longo de todo estudo e o atendimento

às dimensões máximas requerida pelo corpo de prova cilíndrico de 10x20cm.

O diagrama de dosagem da Figura 4.6 elaborado à partir do estudo de dosagem reúne a

família de concretos que atendem aos parâmetros previamente fixados no estudo, quais são, o teor

de argamassa seca de 51 % e a relação água-materiais secos de 9,8%, constantes para todas as

misturas, obtendo-se conseqüentemente concretos de mesma trabalhabilidade de acordo com a lei

de Lyse.

Parâmetros do concreto fresco como , massa específica da ordem de 2300 kg/m3 e teor de ar

aprisionado de 1,3 % atestam o carater convencional das misturas escolhidas para o estudo. O

estudo de dosagem realizado priorizou o comportamento da mistura no estado fresco. Para tanto

foram efetuados três ensaios de medida da consistência do concreto, sejam eles o ensaio de

abatimento do tronco de cone, o de medida do fator de compactação e o ensaio de remoldagem

VeBe.

O resultado destes ensaios apresentados da Tabela 4.5 atestam as limitações do ensaios

empírico-quantitativos que fornecem um único parâmetro de ensaio destacadas por TATTERSALL,

(1976); (1986).

Apesar de todos os ensaios de medida da consistência utilizados atestarem o aspecto de

mesma consistência preestabelecida, salienta-se que tanto o ensaio de remoldagem VeBe quanto o

de espalhamento do tronco de cone se situaram no limite de aplicabilidade, sendo portanto

descartados como instrumento de controle da consistência para tais concretos. Desta forma,

NEVILLE, (1987) atesta a adequação tanto do ensaio de fator de compactação quanto de abatimento

de tronco de cone concretos de consistência média.

Sugere que para concretos de trabalhabilidade muito baixa ou muito alta são

recomendados, respectivamente, os ensaios de remoldagem VeBe e Espalhamento. O

desempenho das misturas utilizadas quanto à perda de abatimento ao longo de tempo,

retratado pela Figura 4.7 indicou uma acentuada perda de abatimento, reduzindo-se

à 20 mm num período de 90 minutos. Tal fato é explicado pela elevada

finura do cimento utilizado, sendo aconselhável a elevação da relação água-materiais secos, para

minimizar tal efeito.

De acordo com NEVILLE (1997), Os tempos de pega obtidos no ensaio da agulha de proctor

não podem ser usados de modo absoluto, pois o ensaio é feito com argamassa e não com o

concreto de origem, no entanto pode ser útil se analisado por comparação.

De conformidade com o exposto observa-se a distinção entre a resistência à penetração

obtida no ensaio de proctor, sensível a partir de 2 Mpa como mostra a Figura 4.7 , com os

acréscimos de pressão da ordem de 30 kPa obtidos nos ensaios triaxiais não confinados e drenados

mostrados na Figura 5.4.

A determinação da resistência à compressão simples das misturas estudadas refletem o

elevada resistência a compressão obtida na caraterização do cimento.

����(QVDLRV�7ULD[LDLV

A partir dos resultados dos ensaios triaxiais apresentados no capítulo 5 , são feitas as

análises da resistência ao cisalhamento, desenvolvimento de pressões neutras, trajetória de tensões

e as envoltórias de resistência em termos de pressões efetivas e totais, para as três misturas

estudadas. A Figura 6.1 apresenta a envoltória das trajetórias de tensões de todos os ensaios

através de regressão linear permitindo a determinação dos ângulo de atrito interno para a família de

concretos estuda mediante a relação entre a envoltória de mohr e a envoltória da trajetória, ou seja

obtida no gráfico p x q, através das seguintes relações:

No entanto efetuou-se a regressão linear mostrada na Figura 6.1 passando pela origem

objetivando a estimativa de Φ' permitindo a determinação de C' através da teoria de 5$1.,1(�para

estado ativo, de acordo com $/(;$1'5,',6���������

A tabela 6.2 apresenta os valores de C’ e Φ’ . Os valores de Φ' foram determinados

usando-se os resultados de resistência a compressão no ensaio não confinado e drenado mostrados

na Figura 5.4

A relação entre a coesão efetiva e a resistência à compressão drenada (q) é dada por:

Tal relação deriva da equação de Rankine apud VARGAS, (1977); ORTIGÃO, (1995); para o estado

ativo.

Os valor do ângulo de atrito obtido é superior ao determinado pelos pesquisadores citados, no

entanto os valores de coesão dele decorrente é comparável ao obtido por ALEXANDRIDIS, (1981)

apresentado na tabela 4.6.

O valor de coesão efetiva é grandemente influenciado pela temperatura e pelo tempo de

ensaio. Atribui-se o elevado valor para a resistência não drenada do traço 1:5,5 da tabela 6.2, ao

atraso de vinte e cinco minutos para o início do ensaio.

Tal atraso levou o ensaio a ser efetuado para uma amostra com maior concentração de compostos

hidratados de cimento, o que refletiu na menor variação de volume do corpo de prova ensaiado,

medida pela variação de água na câmara triaxial traduzindo-se num valor mais elevado para a

pressão axial (q) .

Tal fato é perfeitamente justificado pelos ensaios de perda de consistência do concreto

ilustrados na Figura 4.8, atribuído ao aumento da coesão do concreto.

Atendendo aos objetivos propostos para o estudo, comprovou-se a adequação da

metodologia utilizada com a necessidade de simples adaptações nos equipamentos de ensaios

utilizados para os estudos de solos.

Quanto a validade do modelo teórico aplicado, Bardes e Sides, apud BARROS, (1985)

atribuem o estado chamado ocluso para solos compactados com umidade elevada, no qual o ar

contido no solo apresenta-se ocluso, em forma de bolhas e consequentemente, a pressão neutra

desenvolvida nos poros tenha igual valor tanto para a água quanto para o ar ocluso.

Tais premissas tornam válidas as formulas de tensão efetiva estabelecidas por Terzaghi

aplicadas ao concreto no estado fresco, admitindo-se para o concreto utilizado um grau de saturação

de 92% calculado a partir da relação entre o volume de água de o volume de vazio, ou seja de água

mais ar.

A partir da análise química do cimento utilizado tendo em vista a porcentagem de aluminatos

contidas no cimento anidro, admite-se que não iniciaram-se as reações de hidratação do silicatos e

atribui-se que valores inferiores a 20 % do total de compostos hidratados são formados nesta fase.

Disto decorre a constância do grau de saturação para a mistura no instante do ensaio tendo

em que o volume de água livre na mistura absorve ao aumento de volume da pasta hidratada, a qual

comporta-se como um fluido e portanto, não interferindo nos valores do ângulo de atrito obtidos,

como comprovam os ensaios realizados apresentados pela figura 6. 1.

No entanto salienta-se o caráter dilatante do concreto no estado fresco, demonstrado pela

diminuição dos valores de pressão neutra ao longo do ensaio conforme figuras 5.1 a 5.3.

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Desta forma, são apresentadas algumas conclusões baseadas no estudo experimental :

• A limitação dos ensaio de medida da consistência utilizados para a caracterização do concreto

fresco através de parâmetros físicos,

• A perfeita adequação do comportamento do concreto fresco à equação proposta por Terzaghi e a

expressão da sua resistência ao cisalhamento pela teoria de MohrCoulomb, lembrando-se do

caráter dilatante do concreto tendo em vista o teor de ar aprisionado na mistura.

• A constância do ângulo de atrito interno, Φ’, da ordem de 51o , ainda que de valor superior ao

determinado pelos estudos anteriores

• A coerência dos valores de C' obtidos a partir do valor de Φ’ obtido, comparados aos obtidos

pelos trabalhos analisados, tendo em vista as especificidade das misturas comparadas.

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