DIOGO JATOB DE HOLANDA CAVALCANTI

CONTRIBUIO AO ESTUDO DE PROPRIEDADES DO CONCRETO AUTOADENSVEL VISANDO SUA APLICAO EM ELEMENTOS ESTRUTURAIS

Dissertao apresentada ao Programa de Ps-Graduao em Engenharia Civil da Universidade Federal de Alagoas como requisito parcial para obteno do ttulo de Mestre em Engenharia Civil.

Macei/AL 2006

DIOGO JATOB DE HOLANDA CAVALCANTI

CONTRIBUIO AO ESTUDO DE PROPRIEDADES DO CONCRETO AUTOADENSVEL VISANDO SUA APLICAO EM ELEMENTOS ESTRUTURAIS

Dissertao apresentada ao Programa de Ps-Graduao em Engenharia Civil da Universidade Federal de Alagoas como requisito parcial para obteno do ttulo de Mestre em Engenharia Civil.

rea de concentrao: Estruturas Orientador: Prof. Dr. Paulo Csar Correia Gomes

Programa de Ps-Graduao em Engenharia Civil PPGEC Departamento de Engenharia Estrutural EES Centro de Tecnologia CTEC Universidade Federal de Alagoas UFAL Macei/AL 2006 ii

Catalogao na fonte Universidade Federal de Alagoas Biblioteca Central Diviso de Tratamento TcnicoBibliotecria Responsvel: Helena Cristina Pimentel do Vale

C376c

Cavalcanti, Diogo Jatob de Holanda. Contribuio ao Estudo de Propriedades do Concreto auto-

adensvel visando sua aplicao em elementos estruturais / Diogo Jatob de Holanda Cavalcanti - Macei, 2006. 141f. : il. Orientador: Prof. Dr. Paulo Csar Correia Gomes Dissertao (Mestrado em Engenharia Civil: Estruturas) Universidade Federal de Alagoas. Centro de Tecnologia. Macei, 2006. 1. Concreto auto-adensvel. 2. Concreto auto-adensvel - Propriedades mecnicas 3. Resduos (filer). I. Ttulo. CDU: 691.32

iii

Dedico este trabalho primeiramente a Deus, aos meus familiares e amigos, pela compreenso durante o perodo de seu desenvolvimento.

iv

Agradecimentos

Ao meu orientador Prof. Dr. Paulo Csar Correia Gomes, pela sua dedicao, crticas construtivas, e principalmente, pelos contedos transmitidos durante todo o perodo da dissertao, que foram decisivos para a sua elaborao e concluso. Ao Coordenador do Curso de Mestrado, Programa de Ps-Graduao em Engenharia Civil (PPGEC), Prof. Dr. Severino Pereira Cavalcanti Marques, pelo seu grande apoio em todos os momentos. As empresas BRITEX, IMCREL, Cimentos ZEBU, MARMOGRAN Mrmores e Granitos e MBT - Master Builders Technologies, pela doao dos materiais necessrios para confeco dos concretos. A fbrica de pr-moldados INDARC, na pessoa do Eng. Gilberto, pelo emprstimo de frmas para confeco das placas.

A Fundao de Amparo Pesquisa do Estado de Alagoas (FAPEAL), pelo financiamento da pesquisa, possibilitando a compra de materiais e equipamentos. Aos Professores Msc. Celso Luiz Piatti Neto e Msc. Amaro Monteiro de Carvalho, pelas cartas de recomendao do Mestrado e a todos os Professores que ministraram as matrias, pelos relevantes conhecimentos transmitidos. Aos Colegas de Mestrado, que de alguma forma contriburam para o sucesso dessa caminhada. Aos funcionrios do Ncleo de Pesquisas Tecnolgicas (NPT), pela ajuda indispensvel para o desenvolvimento da pesquisa experimental; em especial aos tcnicos Marcos Wanderley, Alexandre Nascimento de Lima, Fbio Jos da Silva e Valdemir Gomes de Farias, pela ajuda participativa na maior parte dos experimentos. Ao mestrando do curso de Engenharia Civil da UFAL, Alexandre Rodrigues de Barros, pela fundamental ajuda na parte experimental deste trabalho. Ao Laboratrio de Engenharia Qumica da Universidade Federal de Alagoas, pela participao nos ensaios de caracterizao dos materiais. v

Aos meus pais: Alexandre Portela de Holanda Cavalcanti e Eliana Jatob de Holanda Cavalcanti; irmos: Daniel Jatob de Holanda Cavalcanti e Lvia Jatob de Holanda Cavalcanti; namorada: Ana Thaisa Procpio; e principalmente a DEUS, pela presena e incentivo constante, permitindo o incio, o desenvolvimento e a concluso dessa longa caminhada.

vi

Sumrio

Agradecimentos ................................................................................................ v Lista de Figuras ................................................................................................. ix Lista de Tabelas ................................................................................................ xi Lista de Smbolos .............................................................................................. xiii Resumo .............................................................................................................. xvii Abstract .............................................................................................................. xviii Captulo 1 ........................................................................................................... 19 1. Introduo .................................................................................................. 19 Consideraes iniciais.................................................................... 19 1.1.

1.2. 1.3.1.4. 2.

Relevncia do tema.................................................................. 21 Objetivos................................................................................... 23 Sntese dos Captulos................................................................. 23

Captulo 2 ........................................................................................................... 25 Concreto auto-adensvel.......................................................................... 25 2.1. 2.2. 2.3. 2.3.1. 2.3.2. 2.3.3. 2.3.4. 2.3.5. 2.4. 2.5. 2.6. 2.7. 3. Origem e definio........................................................................... 25 Vantagens e aplicaes................................................................... 26 Materiais e propores das misturas............................................. 29 Cimento......................................................................................... 30 Agregados..................................................................................... 31 Aditivos minerais........................................................................... 31 Aditivos qumicos superplastificantes............................................ 38 gua.............................................................................................. 40 Mtodos de dosagem....................................................................... 40 Cuidados na produo e aplicao do CAA.................................. 49 Propriedades do CAA no estado fresco........................................ 52 Propriedades do CAA no estado endurecido................................ 57

Captulo 3 ........................................................................................................... 66 Materiais e mtodos ................................................................................... 66 Consideraes iniciais.................................................................... 66 Materiais utilizados na composio do CAA................................ 66 vii 3.2. 3.1.

3.2.1. 3.2.2. 3.2.3. 3.2.4. 3.2.5. 3.3. 4.

Cimento.......................................................................................... 66 Agregados...................................................................................... 66 Resduo de serragem de mrmore e granito (RSMG)................... 68 Superplastificante........................................................................... 71 gua............................................................................................... 72 Mtodos de ensaios........................................................................ 72

Captulo 4 ........................................................................................................... 88 Produo dos concretos............................................................................ 88 4.1. 4.2. 4.3. 4.4. 4.5. Consideraes iniciais................................................................... 88 Produo do CAA............................................................................ 90 Determinao do volume de pasta no CA.................................... 97 Determinao das demais propriedades do CAA40.................... 101 Produo do concreto convencional............................................ 105

Captulo 5 ........................................................................................................... 109 5. Propriedades do CAA no estado endurecido............................................ 109 5.1. 5.2. 5.3. 5.4. 5.5. 5.5.1. 5.5.2. Consideraes Iniciais..................................................................... 109 Verificao da auto-adensabilidade do CAA.................................. 110 Procedimento de moldagem em c.p. cilndricos de CAA ............. 112 Determinao das propriedades mecnicas.................................. 115 Evoluo e relaes das propriedades mecnicas do CAA......... 120 Consideraes iniciais.................................................................... 120 Evoluo das propriedades mecnicas do CAA............................ 120

Captulo 6............................................................................................................ 131 6. Consideraes finais e sugestes............................................................. 131 Captulo 7............................................................................................................ 134 7. Referncias bibliogrficas........................................................................... 134

viii

Lista de Figuras

Figura 01 (a) Blocos de pedras granticas (b) - Lama do RSMG cu aberto...... Figura 02 Bloco de ancoragem da ponte Akashi Kaikyo, no Japo....................... Figura 03 Ilustrao do tnel em Yokohama, no Japo......................................... Figura 04 Recuperao de uma ponte, na Sua................................................... Figura 05 (a) Blocos de pedras granticas (b) Resduo na forma de polpa abrasiva (lama).......................................................................................................... Figura 06 Vistas dos teares na operao de cortes dos blocos............................. Figura 07 Detalhe do polimento da superfcie das chapas.................................... Figura 08 Detalhe do destino do resduo do polimento das chapas aos tanques.. Figura 09 (a) Detalhe da lagoa em sua fase madura (b) - Detalhe da camada corrosiva provocada pela presena da granalha......................................... Figura 10 Micrografia de partculas de cimento em uma soluo gua-cimento (a) - sem aditivo superplastificante (b) - com aditivo superplastificante.................... Figura 11 Ilustrao do tronco de cone de consistncia........................................ Figura 12 Esquema do fluxograma do mtodo de dosagem de Okamura Figura 13 (a) - Ensaio do cone de Marsh (b) - Curva log T x sp/c (%)..................... Figura 14 Ilustrao do mini-slump........................................................................ Figura 15 Esquema do fluxograma do mtodo de dosagem de Gomes................ Figura 16 Ensaio de espalhamento do cone de Abrams (Slump Flow Test)......... Figura 17 Ilustrao do Funil V (V-Funnel)............................................................ Figura 18 Ensaio da Caixa L (L-Box)..................................................................... Figura 19 Ensaio para quantificar segregao no CAA. (a) - EMBORG et al. e HAMADA et al., 2000. (b) - SEDRAN e DE LARRARD, 1999.............................. Figura 20 Ensaio do Tubo U.................................................................................. Figura 21 Equipamento para Teste de auto-adensabilidade no canteiro de obras Figura 22 Curvas granulomtricas da brita e areia utilizada.................................. Figura 23 (a) Pr-secagem do resduo ao sol (b) - Estocagem do resduo........... Figura 24 (a) Apiloamento do RSMG (b) - Peneiramento do RSMG..................... Figura 25 Curva granulomtrica do RSMG # 300 m............................................ Figura 26 Ilustrao do ensaio do Mtodo de Blaine............................................. Figura 27 Ilustrao do ensaio do Mtodo do Picnmetro..................................... Figura 28 Ilustrao do cone de Marsh.................................................................. Figura 29 (a) Mini-slump (b) - Tronco de cone de consistncia........................... Figura 30 Ilustrao do Slump Flow Test............................................................... Figura 31 Ilustrao do Funil V.............................................................................. Figura 32 Ilustrao da Caixa L (L-Box)................................................................. Figura 33 Ilustrao do Tubo U.............................................................................. Figura 34 Ilustrao do ensaio de auto-adensabilidade......................................... Figura 35 Ilustrao da prensa (a) - AMSLER (b) - EMIC.................................. Figura 36 Ensaio de resistncia compresso..................................................... Figura 37 Ensaio de resistncia compresso diametral...................................... ix

22 27 27 29 35 35 36 37 37 38 42 44 48 49 50 53 54 54 55 56 57 68 69 70 71 73 76 77 78 79 81 82 82 84 85 86 86

Figura 38 Determinao do mdulo de deformao longitudinal........................... Figura 39 Curvas granulomtricas do RSMG # 300 m e do RSMG # 600 m..... Figura 40 Cone de Marsh em pastas com RSMG # 300 m e RSMG # 600 m LISBOA (2004).......................................................................................................... Figura 41 Mini-slump em pastas com RSMG # 300 m e RSMG # 600 m LISBOA (2004).......................................................................................................... Figura 42 Espalhamento das pastas com RSMG # 300 m (a) - sp/c = 0,3 (b) - sp/c = 0,4................................................................................................................. Figura 43 Cone de Marsh em argamassas com RSMG# 300 m RSMG# 600 m LISBOA (2004).................................................................................................... Figura 44 Tronco de cone em argamassas com RSMG #300 m e RSMG# 600 m (LISBOA, 2004)................................................................................................... Figura 45 Espalhamento da argamassa com (a) - sp/c = 0,45 (b) - sp/c = 0,525.. Figura 46 Curva da composio do esqueleto granular dos agregados................ Figura 47 CAA com 38 % de volume de pasta (a) - espalhamento final (b) aspecto visual ........................................................................................................... Figura 48 CAA com 40 % de volume de pasta (a) - espalhamento final (b) - aspecto visual........................................................................................... Figura 49 CAA com 42 % de volume de pasta...................................................... Figura 50 Execuo do ensaio do Funil V.............................................................. Figura 51 (a) e (b) Execuo do ensaio da Caixa L (L-Box).................................. Figura 52 Execuo do ensaio do Tubo U............................................................. Figura 53 Ensaio de auto-adensabilidade do CAA para preenchimento de placa estrutural.................................................................................................................... Figura 54 Ilustrao do abatimento no cone de Abrams para o concreto convencional.............................................................................................................. Figura 55 Aspecto visual do c.p. 15 cm x 30 cm moldado com o CAA no vibrado....................................................................................................................... Figura 56 Aspecto visual da superfcie de ruptura do c.p. 15 cm x 30 cm com CAA vibrado.............................................................................................................. Figura 57 Curva de evoluo de resistncia compresso (relao fcj/fc28 ao longo das idades)...................................................................................................... Figura 58 Curvas de evoluo do CAA com dados do estudo e de outros autores da literatura................................................................................................... Figura 59 Curvas de evoluo de fc....................................................................... Figura 60 Relao ft x fc para o CAA estudado, aos 03, 07, 28 e 91 dias............. Figura 61 Curva de ajuste exponencial da relao experimental entre Ec x fc para CAA, com dados experimentais do estudo e de vrios autores da literatura... Figura 62 Relao Ec x fc experimentais (CAA) e propostas na literatura.............

87 89 91 92 92 93 94 95 96 99 99 99 101 102 103 104 108 111 112 123 124 125 126 128 129

x

Lista de Tabelas

Tabela 01 Faixas para caracterizao das propriedades de fluxo do CAA...... 46 Tabela 02 Valores de fc, aos 02, 07 e 28 dias para CAA.................................. 61 Tabela 03 Valores de fc, aos 07 dias e 28 dias para CAA..................... 61 Tabela 04 Valores de fc, aos 07, 28, e 49 dias para CAA ............................ 62 Tabela 05 Valores mdios de fc, aos 03, 07, 28, 52 e 72 dias .................... 63 Tabela 06 Caracterizao dos agregados utilizados na produo do CAA..... 67 Tabela 07 Composio granulomtrica da brita e areia utilizada.................... 68 Tabela 08 Caractersticas do RSMG # 300 m................................................ 71 Tabela 09 Propriedades do aditivo superplastificante utilizado...................... 72 RSMG # 300 m e RSMG # 600 m 89 Tabela 11 Composio dos concretos (kg/m3) variando o volume de pasta.... 97 Tabela 10 Caractersticas do Tabela 12 Composio dos concretos (kg/m3) variando o volume de pasta... 97 Tabela 13 Ensaio de espalhamento para diferentes CAA................................ 100 Tabela 14 Ensaio de espalhamento no cone de Abrams, para diferentes CAA...................................................................................................................... 100 Tabela 15 Resultado do ensaio do Funil V....................................................... 101 Tabela 16 Resultados do ensaio da Caixa L (L-Box)....................................... 102 Tabela 17 Resultados do ensaio do Tubo U.................................................... 103 Tabela 18 Caractersticas de auto-adensabilidade do CAA40......................... 104 Tabela 19 Dosagem do concreto convencional............................................... 107 Tabela 20 Classificao do concreto convencional quanto sua consistncia 107 (NBR 7223/92)..................................................................................................... Tabela 21 Resistncia compresso de CAA no vibrado e vibrado.............. 111 Tabela 22 Resistncia trao de CAA no vibrado e vibrado........................ 111 Tabela 23 Valores de fc, em c.p. cilndricos de 10 cm x 20 cm, variando a moldagem.................................................................................................................................. Tabela 24 Valores de fc, em c.p. cilndricos de 15 cm x 30 cm, variando a moldagem............................................................................................................. Tabela 25 Valores de fc, em c.p. cilndricos de 10 cm x 20 cm, para o CAA40 Tabela 26 Mdia dos valores de fc para CAA40 e CAA42, em c.p. 10 cm x 20 cm......................................................................................................................... 113 114 115 116 xi

Tabela 27 Valores de fc para o concreto convencional, em c.p. 10 cm x 20 cm......................................................................................................................... 116 Tabela 28 Valores de ft, em c.p. cilndricos 10 cm x 20 cm, para o CAA40.... Tabela 29 Valores de ft, aos 28 dias, em c.p. 10 cm x 20 cm, do CAA40, CAA42.................................................................................................................. Tabela 30 Valores de Ec, em c.p. cilndricos de 10 cm x 20 cm, para o CAA40.................................................................................................................. Tabela 31 Valores de Ec, aos 28 dias, em c.p. 10 cm x 20 cm, do CAA40, CAA42.................................................................................................................. Tabela 32 Valores de Ec para o concreto convencional, em c.p. 10 cm x 20 cm......................................................................................................................... Tabela 33 Relaes fc7/fc28, do CAA de outros autores, CAA40 e C.C., em c.p. 10 cm x 20 cm............................................................................................... Tabela 34 Comparativo dos valores de ft para CAA40 e NBR 6118/03. 117 118 118 119 119 122 127

Tabela 35 Comparativos de Ec do CAA40 e da NBR 6118/03, para diferentes resistncias.......................................................................................... 130

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Lista de Smbolos

CAA fc ft Ec RSMG cm m3 mm MPa m Kg fc28 CP C3A C4AF CP II C2S A.P.I. A.P.R m a/c a/f LSM CAD CAR SNF SMF

Concreto auto-adensvel Resistncia compresso Resistncia trao Mdulo de deformao esttico Resduo de serragem de mrmore e granito Centmetro Metro cbico Milmetro Megapascal Metro Quilograma Resistncia compresso aos 28 dias Cimento Portland Aluminato triclcico Ferroaluminato tetraclcico Cimento Portland Composto Silicato diclcico Adies predominantemente inertes Adies predominantemente reativas Micrmetro Relao gua/cimento Relao gua/finos Sulfonato de Melamina Concreto de alto desempenho Concreto de alta resistncia Sulfonatos de naftaleno-formaldedo condensados Sulfonatos de melamina-formaldedo condensados

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SC sp/c f/c Var Vg Va Ksf Gm d do Rm ar/br f/c ml log T T115 s T50 TL20 TL40 H2/H1 h fc,cyl fcmdio fc/ft GPa

teres policarboxilatos Relao do superplastificante em relao massa de cimento Relao do filer em relao massa de cimento Volume de ar incorporado ao concreto Volume de agregado grado Volume de agregado mido Constante equivalente parcela de areia com dimenso menor que 75 m rea de espalhamento relativa Dimetro medido aps o espalhamento da argamassa Dimetro inicial Tempo de escoamento relativo Relao areia/brita Relao filer/cimento Mililitro Logaritmo do tempo Tempo para a pasta atingir um dimetro de 11,5 cm Segundo Tempo para o concreto alcanar um dimetro de 50 cm Tempo de fluxo para o concreto alcanar um comprimento horizontal de 20 cm Tempo de fluxo para o concreto alcanar um comprimento horizontal de 40 cm Relao final entre as alturas do concreto no final do trecho horizontal e a altura do concreto remanescente do trecho vertical da caixa Altura Resistncia compresso obtida a partir de c.p. cilndricos Resistncia mdia compresso Relao entre as resistncias compresso e trao Tenso Deformao Massa especfica Gigapascal

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SP SPC S K Pa Ps Pas a V m m2/m1 m3/m1 R.S. tf Ms Msat Mi Abs I.V. # 300 m # 600 m M.U. l Dfinal R.B. T g cc ts p/c

Superplastificante Superplastificante policarboxilato Porosidade Superfcie especfica Constante do aparelho Viscosidade Peso do picnmetro Peso do solo seco em estufa Peso do picnmetro com o solo e gua Massa especfica da gua Massa especfica dos gros de solo Volume Massa da amostra Relao entre as massas das amostras 2 e 1 Relao entre as massas das amostras 3 e 1 Razo de segregao Tonelada fora Massa seca Massa saturada Massa imersa em gua Absoro (%) ndice de vazios (%) Passante na peneira com malha de abertura de 300 m Passante na peneira com malha de abertura de 600 m Massa unitria Litros Dimetro de espalhamento final Razo de bloqueio Tempo Gramas Consumo de cimento por metro cbico de concreto Teor de slidos do aditivo Relao plastificante/cimento xv

Aplast Ai Ac C.C. D.P. C.V. CAA38 CAA40 CAA42 CP-Z-32 fcj/fc28 R2 exp ftj/ft28 ln fcj/ftj fc7/fc28 ftd Ecj

Quantidade de gua contida na soluo do aditivo plastificante gua inicial gua de amassamento Concreto convencional Desvio Padro Coeficiente de Variao Concreto auto-adensvel com 38 % de volume de pasta Concreto auto-adensvel com 40 % de volume de pasta Concreto auto-adensvel com 42 % de volume de pasta Cimento portland composto pozolnico Relao entre as resistncias compresso na idade j e aos 28 dias Coeficiente de correlao Funo exponencial Relao entre as resistncias trao para uma idade j e aos 28 dias Funo logartmica Relao entre as resistncias compresso para uma idade j e trao para uma idade j. Relao entre as resistncias compresso aos 07 dias e 28 dias Resistncia trao direta Mdulo de deformao longitudinal para uma idade j

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Resumo

O concreto auto-adensvel (CAA) j utilizado em vrios pases e representa um dos maiores avanos na tecnologia do concreto das ltimas dcadas. Seu nome est relacionado com o aumento na produtividade, melhora do ambiente construtivo e contribuio da tecnologia sustentvel do concreto, sendo caracterizado como um material ambientalmente amigvel, e podendo ser obtido com altos volumes de resduos industriais. Como seu desempenho est mais associado s suas propriedades no estado fresco, estudos de propriedades mecnicas, como: resistncias compresso (fc) e trao (ft) e o mdulo de deformao longitudinal (Ec), assim como sua evoluo e relaes entre as mesmas, tm sido pouco desenvolvidos. Dos procedimentos que antecedem a determinao das propriedades mecnicas do concreto, a moldagem dos c.p. com CAA a nica modificada, pois, o adensamento do concreto no necessita de vibrao. Dentro deste enfoque, um concreto auto-adensvel com a adio mineral do resduo de serragem de mrmore e granito (RSMG) produzido, e suas propriedades mecnicas so determinadas e comparadas com as de um concreto convencional e de outros CAA. Diferentes mtodos de moldagem em c.p cilndricos com o CAA tambm so analisados, a fim de verificar sua auto-adensabilidade. O estudo comprova que a melhor forma de preenchimento dos moldes com CAA semelhante ao adotado para concretos convencionais, a menos do processo de vibrao. Equaes de evoluo de fc e relaes fc x ft e fc x Ec para CAA tambm so obtidas e comparadas com as apresentadas para concreto convencional. Os resultados comprovam que as relaes usadas para concreto convencional so aceitas para o CAA. Palavras-chave: mecnicas. Concreto auto-adensvel; resduo (filer); propriedades

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Abstract

The Self-compacting concrete (SCC) is already in use in several countries and represents one of the biggest advances in concrete technology in the last decades. Its name is related to the growth of productivity, the improvement on constructive environment and the contribution of sustainable concrete technology that is characterized as an environment-friendly material, obtained with high volumes of industrial waste. As its development is characterized mainly by its properties in its fresh stage, the studies of its mechanical properties, such as compressive strength (fc), diametral compressive strength or traction strength (ft), and the modulus of elasticity (Ec), as its evolution and relations between each other have been little developed. The c.ps molding procedures with SCC is only modified, since the self-compacting concrete doesnt need any vibration. Within that focus, a SCC added with marble and the filler RSMG is produced, and its mechanical properties are determined and compared with a conventional concrete of reference and others SCC. The c.p. molding is also analyzed in order to verify its compactibility.The study prove that the best way to fill the mold, is similar to the one used for the reference conventional concrete, except the process of vibration. Equations of the evolution of fc and relations between fc x ft e fc x Ec to SCC are also accomplished and compared with the ones presented for conventional concrete. The results proved that the equations used of conventional concrete are accepted for the SCC. Key-words: Self-compacting concrete (SCC); filler; mechanical properties.

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CAPTULO 1 Introduo

1.1.

Consideraes iniciaisA tcnica de compactao do concreto em elementos estruturais

considerada uma etapa fundamental na construo civil. Tal prtica garante ao concreto uma estrutura mais homognea, com menos vazios, proporcionando uma melhor resistncia e durabilidade. Tcnicas de compactao do concreto tm sido desenvolvidas nos ltimos anos, mas o processo ainda bastante complicado quando as estruturas so de difcil acesso, com formas complexas e alta densidade de armaduras. Portanto, tcnicas de compactao eficientes e mo-de-obra qualificada so pr-requisitos necessrios para uma boa compactao do concreto em elementos estruturais, a fim de garantir suas propriedades desejadas no estado endurecido (MELO apud NUNES, 2001). Segundo Okamura (1999), no Japo, o desenvolvimento de concretos especiais, como os chamados concretos auto-adensveis (CAA), foram necessrios para garantir estruturas mais durveis, uma vez que o mercado apresentava carncia de mo-de-obra qualificada e de equipamentos adequados para atender s exigncias das estruturas com elevada taxa de armadura, visto que tais estruturas so comuns devido aos abalos ssmicos no pas. Os estudos sobre o CAA tiveram incio em 1986, na Universidade de Tkio, com seu primeiro prottipo em 1988 (OKAMURA e OUCHI, 1999). As principais caractersticas do CAA so: capacidade de preenchimento nas formas e passagem entre os obstculos, por ao exclusiva do seu peso prprio, ou seja, sem a aplicao de foras externas para o seu adensamento. Assim, considera-se que o CAA garante o preenchimento das formas de maneira uniforme e com o mnimo de vazios, no prejudicando seu desempenho. No mbito da aplicao do CAA em elementos estruturais, este apresenta vrias vantagens, tais como: dispensa os processos de vibrao para compactao, evitando assim rudos; aumenta a produtividade e melhora o ambiente de trabalho (GOMES, 2002). Alm disto, o CAA por necessitar de uma alta quantidade de finos em sua composio, 19

tem estimulado o uso de resduos industriais como adies minerais, contribuindo assim para a diminuio do impacto ambiental. Neste sentido, o concreto autoadensvel (CAA) vem se mostrando um material com timas caractersticas para o desenvolvimento tecnolgico ambientalmente amigvel do concreto (LISBOA, 2004). Mesmo considerando que as misturas de CAA contenham os mesmos componentes que os concretos convencionais, existem diferenas verificadas no comportamento reolgico do CAA com relao ao concreto convencional, e em suas propriedades no estado fresco, que garantem a sua alta resistncia segregao e deformabilidade. No entanto, importante constatar que essas caractersticas so alcanadas pelo uso de aditivos, minerais e qumicos, diferentemente dos concretos convencionais. A presena de aditivos indispensvel na produo do CAA, tais como: aditivos minerais, como a slica ativa, a cinza volante, a escria de alto-forno, as pozolanas, a cinza da casca-de-arroz, o resduo de serragem de mrmore e granito, dentre outros; e aditivos qumicos, como os superplastificantes e modificadores de viscosidade. Com base nas diferenas existentes entre as propriedades frescas do CAA e dos concretos convencionais, necessrio verificar quais as modificaes que tais diferenas iro provocar nas propriedades do concreto no estado endurecido, bem como no seu controle tecnolgico e estudo de evoluo destas propriedades, como segue: resistncia compresso, resistncia trao, resistncia fadiga, mdulo de deformao longitudinal, retrao, fluncia, ductilidade, tenacidade, aderncia, dentre outros. J existe uma larga experincia adquirida ao longo dos anos com relao s propriedades mecnicas do concreto convencional. Em contrapartida, estudos de propriedades mecnicas do CAA ainda se apresentam com resultados bastante restritos e controvrsias, bem como um procedimento normalizado de moldagem em c.p. de CAA para verificao de suas propriedades (KLUG et al., 2003). Atualmente, o CAA vem sendo bastante utilizado em vrios pases, principalmente no Japo e pases da Europa. J no Brasil, o uso do CAA ainda muito incipiente, com poucos registros de utilizao. Isto ocorre por vrios motivos, dentre eles: falta de confiabilidade nos mtodos de dosagem existentes, grande diversificao de materiais existentes no mercado, falta de normalizao de procedimento de ensaios e pouco conhecimento do comportamento do CAA com relao s suas propriedades. 20

1.2.

Relevncia do temaO CAA representa uma evoluo na tecnologia do concreto, podendo ser

utilizado em qualquer tipo de estrutura, e capaz de apresentar benefcios econmicos (aumento da produtividade e reduo de custos); tecnolgicos (permitem estruturas com formas complexas e/ou altas taxas de armaduras); e ambientais (melhora do ambiente de trabalho e contribuio para diminuio do impacto ambiental) para a tecnologia sustentvel do concreto. Atualmente, conhecendo tais vantagens, vrias pesquisas tm sido desenvolvidas buscando o conhecimento e a obteno do CAA. Suas principais caractersticas de auto-adensabilidade so: alta fluidez, passagem entre obstculos sem bloqueio e resistncia segregao. As propriedades do CAA no estado fresco, por serem decisivas para sua aplicao na obra, so analisadas com muito mais freqncia do que suas propriedades no estado endurecido, que garantem o atendimento do CAA as solicitaes estabelecidas em projeto. Isso tem criado certa insegurana na utilizao deste material, aumentada pela falta de normalizao de procedimentos de ensaios e de confiabilidade nos mtodos de dosagem existentes para o CAA, o que faz com que surjam novas pesquisas direcionadas para o estudo das propriedades mecnicas e procedimentos de ensaios. Para a obteno do CAA, alm da presena de aditivos qumicos (superplastificantes), o uso de uma alta quantidade de finos (aditivos minerais) em suas misturas permite o alcance das propriedades de auto-adensabilidade. Em geral, os aditivos minerais utilizados so os resduos industriais. A utilizao de tais resduos na composio do concreto tem crescido em vrios pases, proporcionando ao concreto melhores desempenhos nos estados fresco e endurecido, o qual tem despertado o interesse tambm em centros de pesquisa, universidades, pesquisadores, dentre outros. Dentro deste enfoque, a Universidade Federal de Alagoas (UFAL), atravs dos pesquisadores do Laboratrio de Estruturas e Materiais (LEMA) do Ncleo de pesquisas Tecnolgicas (NPT), vem estudando a viabilidade do uso de resduos industriais em compsitos base de cimento, a fim de minimizar os impactos ambientais provocados pelos mesmos ao serem lanados no meio ambiente. Nesse contexto, esse trabalho apresenta uma continuidade do trabalho de Lisboa (2004), como uma contribuio ao estudo de propriedades do concreto auto21

adensvel com a adio mineral do resduo da indstria de serragem de mrmore e granito da cidade de Macei (RSMG), como uma alternativa de aproveitamento, visando contribuir para o desenvolvimento sustentvel da tecnologia do concreto. O resduo industrial do beneficiamento de pedras ornamentais tem sido o alvo de diversos estudos desenvolvidos nesta rea, por ser gerado em grandes propores e destinao no definida. Esse resduo, na maioria das indstrias de pedras ornamentais, gerado a partir da serragem de grandes blocos de pedra, polimentos ou cortes das chapas. A Figura 01 (a) ilustra os blocos de pedras granticas, que so serrados a partir de equipamentos conhecidos como teares. J a Figura 01 (b) ilustra a lama do RSMG depositado a cu aberto, em fase madura. Na serragem, cerca de 25 % a 30 % do bloco so transformados em p e depositados em ptios das empresas. No Brasil, a quantidade estimada da gerao conjunta deste resduo de 240.000 toneladas/ano, distribudas entre Esprito Santo, Bahia, Cear, Paraba, entre outros estados (INFORMATIVO TCNICO, 2002).

(a)

(b)

Figura 01 (a) Blocos de pedras granticas (b) Lama do RSMG cu aberto.

Nos ltimos quinze anos, essas indstrias vm sendo citadas pelos ambientalistas como fontes de contaminao e / ou poluio ao meio ambiente, devido enorme quantidade de resduos gerados e freqentemente lanados diretamente nos ecossistemas, sem nenhum processo de tratamento para eliminar ou reduzir os constituintes presentes (NEVES, 2002). A eliminao dos resduos industriais gerados por empresas mineradoras um dos grandes desafios deste

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sculo. Em vrios pases vm sendo desenvolvidas pesquisas sobre reciclagem de resduos. O estudo das propriedades do CAA est mais associado ao estado fresco. J suas propriedades mecnicas, como: resistncias compresso (fc) e trao (ft) e o mdulo de elasticidade (Ec), tm sido pouco analisadas (KLUG, 2003).

1.3. ObjetivosO objetivo principal deste trabalho analisar algumas propriedades mecnicas do CAA, como: fc, ft e Ec, utilizando em sua composio um resduo industrial local das fbricas de pedras ornamentais, o resduo de serragem de mrmore e granito (RSMG), visando sua aplicao em elementos estruturais. Para alcanar tal objetivo geral, algumas etapas especficas foram desenvolvidas, tais como: Melhorar as propriedades do concreto auto-adensvel com RSMG # 300 m, ao invs do RSMG # 600 m, utilizado por Lisboa (2004). Verificar a capacidade de auto-adensabilidade do CAA. Determinar um procedimento de moldagem do CAA em corpos-de-prova cilndricos (c.p.) de 10 cm de dimetro x 20 cm de altura e 15 cm de dimetro x 30 cm de altura. Analisar algumas propriedades do CAA no estado endurecido. Estudar a evoluo destas propriedades mecnicas para CAA. Estudar as relaes ft x fc e Ec x fc para CAA.

1.4. Sntese dos CaptulosOs diferentes captulos da dissertao so brevemente descritos da forma a seguir. A dissertao composta de 7 captulos. Onde o Captulo 1 retrata uma pequena introduo, relevncia do tema, objetivo e apresentao do trabalho. No Captulo 2 apresentada uma reviso bibliogrfica do concreto autoadensvel, tratando de sua origem, definio, vantagens, aplicaes, suas propriedades no estado fresco e endurecido, dos materiais e propores das misturas, da descrio de alguns mtodos de dosagem e alguns fundamentos sobre o resduo utilizado na pesquisa. O Captulo 3 apresenta as principais propriedades dos materiais utilizados e os procedimentos e equipamentos dos mtodos de ensaios utilizados no estudo. J 23

o Captulo 4 apresenta a metodologia utilizada para a produo dos concretos autoadensvel e convencional, alm de suas propriedades no estado fresco. No Captulo 5 so apresentadas as propriedades mecnicas do CAA e do concreto convencional, tais como: resistncia compresso e trao e mdulo de deformao longitudinal, assim como a evoluo das propriedades do CAA, obtidas com os dados experimentais e de outros autores, e as relaes empricas experimentais entre ft x fc e Ec x fc dos dados obtidos e de outros trabalhos da literatura, bem como de algumas normas regulamentadoras. O Captulo 6 apresenta as concluses e recomendaes para os prximos trabalhos a serem desenvolvidos nesta rea. Finalizando, o Captulo 7 apresenta as referncias bibliogrficas.

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CAPTULO 2 Concreto auto-adensvel

2.1.

Origem e definioSegundo Okamura (Japo), nos anos 80, devido reduzida mo-de-obra

qualificada e a falta de equipamentos sofisticados para a realizao do adensamento mecnico do concreto, em formas complexas e/ou com alta densidade de armaduras, geralmente necessrias para resistir aos abalos ssmicos locais existentes, problemas de durabilidade comearam a surgir nas estruturas de concreto. Durante vrios anos os estudos de durabilidade foram os principais tpicos de pesquisas em vrios centros de investigao desse pas (BILLBERG, 1999; NUNES, 2001). A partir de 1983, na Universidade de Tkio, o Prof. Okamura, com o objetivo de minimizar tal problema, iniciou seus estudos buscando obter um concreto especial capaz de se adensar sem a necessidade de nenhum tipo de vibrao mecnica, dando origem a um concreto denominado auto-adensvel, onde seu primeiro prottipo foi realizado em 1988 (OKAMURA, 1997; GOMES, 2002). Aps uma dcada de utilizao no Japo, o CAA surge na Europa em meados dos anos 90, mais precisamente na Sucia e na Holanda, onde foi empregado em aplicaes de concreto in loco (OKAMURA e OUCHI, 1999). Segundo Gomes (2002), este concreto especial teve rpida aceitao no mercado europeu. A entidade europia EFNARC (European Federation of National Trade Associations Representing Producers and Applicators of Specialist Building Products), foi fundada em maro de 1989 e descreve o CAA como o maior desenvolvimento da construo em estruturas de concreto nas ltimas dcadas. Entende-se por concreto Auto-Adensvel (CAA) o concreto capaz de preencher os espaos vazios das formas e se auto-adensar apenas sofre o efeito da gravidade. O CAA caracterizado pela grande capacidade de fluxo sem segregao. O concreto para ser considerado como auto-adensvel tem que satisfazer determinadas propriedades no estado fresco, tais como: preencher todos os espaos das formas sobre o efeito apenas do seu peso prprio; passar entre os 25

obstculos sem sofrer bloqueio; e manter a estabilidade, sem sofrer segregao e/ou exsudao de seus componentes. (SKARENDAHL e PETERSSON, 2000; EFNARC, GOMES e ROONEY, 2002).2.2.

Vantagens e aplicaesA partir do final dos anos 90, verifica-se um crescimento na utilizao do CAA

em diversos tipos de elementos estruturais, principalmente, em pr-fabricados, reparos e reforos estruturais (OKAMURA e OUCHI, 1999). Isso foi resultado de inmeras pesquisas e estudos desenvolvidos em diversos centros de vrios paises, que investigaram sua auto-adensabilidade e as vrias vantagens do CAA, dentre elas, podem ser citadas (CAMARGOS, EFNARC e BUI, 2002): reduo do custo de aplicao por m de concreto; garantia de excelente acabamento em concreto aparente; otimizao da mo-de-obra; maior rapidez durante a execuo da obra, devido reduo no tempo de melhoria nas condies de segurana na obra; eliminao do rudo provocado pelo vibrador; permite bombeamento em grandes distncias horizontais e verticais; eliminao da necessidade de espalhamento e de vibrao;

concretagem;

possibilidades de trabalho com formas complexas e de pequenas dimenses; melhoria das condies de trabalho; permite o uso de grande volume de aditivos minerais provenientes de resduos industriais, contribuindo para diminuio do impacto ambiental. reduo do custo final da obra em comparao ao sistema de concretagem convencional. Apesar de existirem aplicaes prticas do CAA em obras de concreto armado, bem como a grande quantidade de estudos realizados nesta rea, a prtica de sua aplicao ainda bastante restrita. Segundo Okamura e Ouchi (2003), a sua aplicao no Japo corresponde a 0,15 % do concreto usinado empregado no Japo, e 0,55 % em pr-fabricados. Embora j existam aplicaes do CAA em diversos pases, onde se destacam quelas encontradas no Japo e em pases da Europa, sua utilizao ainda muito limitada e ainda bastante direcionada para 26

estudos experimentais. (OKAMURA e OUCHI, 2003). Algumas aplicaes prticas do CAA em elementos estruturais so apresentadas na literatura tcnica. Como exemplos, podem-se citar: A construo da ponte Akashi Kaikyo, no Japo (Figura 02), onde foram utilizados 500.000 m de CAA, em seus dois blocos de ancoragem, tendo alcanado um rendimento de aplicao de 1900 m / dia. O uso do CAA proporcionou uma diminuio no prazo de entrega da obra em aproximadamente trs meses (OKAMURA, 1997 apud GOMES, 2002).

Figura 02 Bloco de ancoragem da ponte Akashi Kaikyo, no Japo.

O tnel construdo em Yokohama, no Japo, Figura 03, com trs metros de dimetro e um quilmetro de comprimento, onde foram utilizadas duas camadas de ao protendido, preenchidas com CAA, numa aplicao de 40 m (TAKEUCHI et. al., 1994 apud GOMES, 2002).

Figura 03 Ilustrao do tnel em Yokohama, no Japo.

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A execuo de grandes tanques de gs lquido, em Ozaka, no Japo, onde o tipo de fino utilizado foi o filer-calcrio e o agregado grado com dimetro mximo de 20 mm. O espalhamento final ficou em torno de 65 cm. Com o uso do CAA, houve reduo de quatro meses no tempo previsto para execuo da obra, e, o nmero de trabalhadores que era de 150 pde ser reduzido para 50 (PETERSON, 2000). O tnel de aproximadamente 6000 metros de extenso, no Chile, com trs diferentes dimetros, variando de 2,5 a 3,0 metros, para uma mdia de profundidade de 9 metros. A escavao do tnel foi reforada com placas metlicas. O concreto utilizado na obra tinha resistncia compresso de 30 MPa, relao gua/cimento (a/c) < 0,55 e consumo de cimento > 320 Kg/m3 de concreto (SCIARAFFIA, 2003). A fundao de um cais para sustentao de um moinho localizado em Milo, na Itlia, com dimenses de 14 m de comprimento x 10 m de largura x 4 m de profundidade, totalizando um volume superior a 500 m3. As armaduras detalhadas no projeto de estruturas eram bastante densas, com dimetros de 26 mm (PARIS et al., 2003). Em trs pontes construdas na Sucia. A primeira delas construda no incio de 1998. Foi a primeira ponte fora do Japo onde a estrutura inteira foi executada com CAA. Tambm foi construdo um tnel com aproximadamente 150 m de extenso, durante o perodo de dezembro de 1999 a junho de 2000 (BILLBERG, apud GOMES, 1999). Uma base de fundao para um grande reservatrio de peixes, no jardim zoolgico de Rotterdam. As paredes eram bastante reforadas, com espessuras de 25 cm e 30 cm, e altura de 7 m, a fim de absorver os esforos provocados por grandes aberturas de vidro para visibilidade dos espectadores (WALRAVEN, 2003). Pode-se constatar tambm o crescimento acentuado do uso de CAA em obras de reparos, como por exemplo, de uma ponte no Reino Unido, onde o CAA atingiu aos sete dias uma resistncia compresso mdia de 60 MPa (MCLEISH apud GOMES, 2002). Na Sua, tambm foi utilizado o CAA na recuperao de uma ponte, onde a resistncia compresso mdia atingiu 40 MPa aos 28 dias, como mostra a Figura 04 (CAMPION e JOST, 2000 apud GOMES, 2002).

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Figura 04 Recuperao de uma ponte, na Sua.

O uso do CAA no campo de elementos pr-fabricados vem tambm ganhando espao, devido s vrias vantagens proporcionadas a esta tcnica de confeco de peas de concreto, por exemplo: reduo no consumo de energia, aumento da produtividade, melhora do ambiente de trabalho e melhora no acabamento dos prfabricados. No Brasil, existem poucos registros da utilizao do CAA em estruturas de concreto. Recentemente, foi utilizado em Gois, na estrutura de um condomnio composto de trs edifcios residenciais de sete pavimentos, totalizando 72 apartamentos. Toda a estrutura (pilares, lajes e vigas) foi executada com o CAA, com a especificao de fc28 de 20MPa. Hoje, outras obras em Goinia e no sul do Brasil j utilizam o CAA (INFORMATIVO TCNICO, 2005). Com relao aos custos, apesar do CAA apresentar um acrscimo no custo dos materiais, que, segundo Juvas (2004) de 15 a 25 % em relao ao concreto convencional, a reduo dos custos no final da estrutura de 5 a 15 %. Walraven (2003) afirma que h uma reduo em torno de 10 % no consumo de energia, devido eliminao da vibrao; reduo em torno de 10 % nos custos de manuteno; e reduo de doenas causadas aos trabalhadores na obra em torno de 10 %.2.3.

Materiais e propores das misturasO CAA constitudo pelos mesmos materiais utilizados na produo de

concretos convencionais: aglomerante (cimento), agregados (areia e brita) e gua; 29

com exceo dos aditivos qumicos e minerais. A seguir sero apresentadas as principais recomendaes dos materiais mais comumente utilizados na produo do CAA. 2.3.1. Cimento Em geral no existe um cimento especfico para o CAA. No entanto, utilizado o cimento portland (CP), tipo bastante produzido e facilmente comercializado. Porm, alguns estudos tm recomendado um cimento com alguns ajustes, levando em considerao a composio da mistura do CAA, como segue: A adsoro do aditivo superplastificante pelas partculas do cimento ocorre preferencialmente nos aluminatos (Aluminato triclcico - C3A e Ferroaluminato tetraclcico - C4AF). No entanto, a quantidade destes compostos deve ser moderada, para que ocorra uma adsoro mais uniforme. O teor de C3A em massa deve ser inferior a 10 % (EFNARC, 2002). O cimento portland composto, CP II, por ser o tipo de cimento mais utilizado, ser facilmente encontrado no Brasil, e sua composio se encontrar dentro do especificado pela EFNARC, o mesmo se apresenta como o mais indicado para a utilizao em concretos auto-adensveis. Segundo Mehta e Monteiro (1994), o limite mximo de C3A (Aluminatos triclcicos), em geral, de 8 %. O CAA apresenta geralmente em sua composio uma grande quantidade de finos, o que gera um alto volume de pasta e reduzido volume de agregado grado. No entanto, um grande volume de pasta necessita de uma grande quantidade de cimento, gerando assim alto custo e alto calor de hidratao no concreto. Para contornar tal situao, so utilizados fileres e/ou pozolanas para substituir parte do cimento. No entanto, cimentos base de belita (forma impura do C2S, que, quando utilizado em maiores propores no cimento, torna-o bem menos reativo, liberando assim menor calor de hidratao) vm sendo utilizados para reduzir a grande gerao de calor produzida pela grande quantidade de cimento utilizada no CAA (GOMES, 2002). Segundo Neville (1997), os cimentos mais finos apresentam maior contribuio para o ganho de resistncia, devido a uma maior velocidade de hidratao do cimento. De acordo com os trabalhos tcnicos da literatura, observado um consumo mnimo de cimento de 350 kg/m3 e um mximo de 550 kg/m3 para a obteno do

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CAA (KHAYAT, HU e MONTY, 1999; ERNARC e GOMES, 2002; WESTERHOLM, 2003; LISBOA, 2004). 2.3.2. Agregados A obteno das propriedades de auto-adensabilidade do CAA exige misturas com elevado volume de pasta e reduzido volume e dimenso mxima caracterstica do agregado grado. Algumas recomendaes para os agregados de CAA so apresentadas na literatura, tais como: a) O volume de agregado mido fixado em 40 % do volume de argamassa. J para o agregado grado, a sua quantidade utilizada no concreto deve ser 50 % do volume de slidos (OKAMURA, 1997 apud GOMES, 2002). b) Os agregados devem satisfazer s exigncias da EN 12620. Geralmente so utilizados agregados grados com dimenso mxima entre 16 mm e 20 mm. Para o agregado mido, todas as areias podem ser utilizadas, contanto que isenta de agentes nocivos e impurezas. importante salientar a necessidade de se fazer um controle de umidade dos agregados para a obteno de uma CAA com composio uniforme (EFNARC, 2002). 2.3.3. Aditivos minerais Os aditivos minerais, tambm conhecidos como adies minerais, so materiais finamente modos, que so incorporados ao concreto com a finalidade de se obter caractersticas especficas. Estes so geralmente utilizados em grandes quantidades, com a finalidade de reduzir os custos, melhorar a trabalhabilidade do concreto no estado fresco, podendo at melhorar a sua resistncia fissurao trmica, expanso lcali-agregado e ao ataque por sulfatos (MEHTA e MONTEIRO, 1994). O uso de resduos industriais como materiais finos, em pastas, argamassas e concretos, geralmente proporcionam uma melhora das suas propriedades nos estados fresco e endurecido (GOMES, 2002). Atualmente, motivados por tais resultados, o uso de resduos provenientes de indstrias tm sido tambm indicador para seu uso no concreto. As adies podem ser classificadas como predominantemente inertes (A.P.I.) ou predominantemente reativas (A.P.R.), de acordo com a sua ao no concreto. As A.P.R. contribuem para a formao dos hidratos, como: pozolanas, cinza volante, 31

cinza da casca de arroz, cinzas da caldeira da queima do bagao da cana de acar, slica ativa e metacaulin. J as A.P.I. provocam uma ao fsica, proporcionando uma estrutura com maior compacidade. Alguns exemplos so os fleres de calcrio, quartzo, e o resduo de serragem de mrmore e granito (RSMG). Segundo a EFNARC (2002), os dois tipos de adies podem ser utilizados na produo do CAA. Segundo Mehta e Malhotra (1996), os principais benefcios alcanados com a utilizao de adies minerais so: ambiental, quando a adio um resduo industrial, pois evita que o material seja lanado ao ambiente sem nenhuma finalidade benfica; econmico, devido substituio parcial do cimento, o que reduz o consumo de cimento, e conseqentemente, o custo do m3 do concreto; e tecnolgico, pela melhora das propriedades do concreto nos estado fresco e endurecido. Nas propriedades frescas, com relao fluidez, quantidade de gua e ausncia de segregao e/ou exsudao. E nas propriedades do concreto no estado endurecido, pela melhora nas propriedades mecnicas, tais como: resistncia, permeabilidade e durabilidade, provocada pelo aumento da quantidade de finos e do refinamento dos poros. A caracterizao e seleo dos materiais utilizados no CAA, com uma grande quantidade de finos para preenchimento dos vazios existentes, uma grande contribuio para a fluidez do material ESPING (2003). Com a necessidade do alto teor de finos para a produo do CAA, o uso de adies minerais importante, tendo em vista os seguintes fatores: - Contribui para a diminuio da dosagem do cimento; - Reduz o calor de hidratao e evita a presena de fissuras internas no concreto; - Melhora o comportamento da microestrutura do concreto, preenchendo assim os poros de menor escala e aumentando a viscosidade, o que reduz a frico entre os agregados, e conseqentemente, aumenta a resistncia segregao e/ou exsudao. Das propriedades relacionadas a dimenses dos gros dos finos, uma que se destaca a superfcie especfica. Segundo Nunes (2001), quanto maior a superfcie especfica dos finos, maior a viscosidade da mistura. No CAA, a dimenso das partculas das adies minerais utilizadas tem tido uma influncia importante no alcance de suas propriedades. Khayat et al. (1999) afirma em seus estudos que finos com dimetros mdios da ordem de 80 m acarretam numa melhor 32

viscosidade e coeso da mistura de CAA. Para Esping (2003), uma alta superfcie especfica, elevada quantidade de fleres e agregados de pequena granulometria, so parmetros essenciais para uma maior trabalhabilidade e um maior controle das propriedades do CAA. Tragardh (1999) verifica em seu trabalho que um fator importante que apresenta uma grande influncia na microestrutura do CAA a grande quantidade de finos com dimetros mdios < 125 m. Westerholm (2003) em seu trabalho constata que os resultados obtidos para as propriedades do CAA no estado fresco para finos so da ordem de 0 m - 75 m e 75 m - 125 m so bastante similares. Algumas misturas de CAA tm sido obtidas com um alto volume de materiais finos, da ordem de 150 m, geralmente provenientes de resduos industriais, como escria de alto forno (BARTOS et al., 2000), pozolana natural, cinzas volantes e slica ativa ou fler de rochas como calcrio (SAKATA et al., 1995) e de mrmore e granito (LISBOA et al., 2004). Entretanto, a dimenso adequada dos gros dos finos para a produo do CAA varia de um autor para outro. Gomes (2002) os limita a 100 m, Okamura (2003) a 90 m, Iziquierdo e EFNARC (2002) a 125 m, dentre outros. Essa definio deve ser analisada com bastante cuidado, j que afeta diretamente a relao a/f, ou seja, gua com relao aos finos (cimento + adies), que um parmetro muito utilizado na dosagem do CAA. Nenhum autor indica diferenas entre as distintas fraes desses finos, mas recomendam que a relao a/f se encontre entre 0,9 e 1,1 (EFNARC, 2002). A adio mineral utilizada neste trabalho para a produo do CAA o resduo de serragem de mrmore e granito, que ser comentada com mais detalhes logo a seguir.

Resduo de serragem de mrmore e granito (RSMG) A indstria de minerao e beneficiamento de granitos uma das reas promissoras de negcios do setor mineral, apresentando um crescimento mdio na produo mundial estimado em 6 % a.a., nos ltimos dez anos, e com uma comercializao de materiais brutos e produtos acabados/semi-acabados que movimenta em torno de US$ 6 bilhes/ano, no mercado internacional. O Brasil possui grandes reservas de mrmores e granitos com os mais variados aspectos estticos. Dentre os estados produtores, destacam-se o Esprito Santo, Minas 33

Gerais, So Paulo, Mato Grosso do Sul, Rio de Janeiro, Bahia, Cear e Paraba (FILHO e RODRIGUES, 1999 apud NEVES, 2002). As indstrias beneficiadoras de mrmores e granitos tm como principal atividade sua serragem e polimento para produo de rochas ornamentais, que so utilizadas na indstria da construo civil. O sistema de desdobramento de blocos de rochas para produo de chapas gera uma quantidade significativa de resduos na forma de lama (polpa abrasiva). Tal material proveniente da polpa utilizada nos teares, cujos objetivos so: lubrificar e resfriar as lminas, bem como evitar sua oxidao de modo a impedir o aparecimento de manchas nas chapas. Essa polpa geralmente, constituda de gua, granalha e cal moda. Costuma-se utilizar outros materiais tais como: calcrio modo, escria de alto-forno, etc., em substituio cal (SILVA, 1998 apud NEVES, 2002). Nos ltimos quinze anos, essas indstrias vm sendo citadas pelos ambientalistas como fontes de contaminao e / ou poluio do meio ambiente, devido enorme quantidade de resduos gerados e freqentemente lanados diretamente nos ecossistemas, sem um processo de tratamento para eliminar ou reduzir os constituintes presentes (NEVES, 2002). A eliminao dos resduos industriais gerados por empresas mineradoras um dos grandes desafios deste sculo. Em vrios pases vm sendo desenvolvidas pesquisas sobre reciclagem de resduos. Gerao do resduo As empresas mineradoras de rochas ornamentais provocam impactos ambientais em trs diferentes etapas. Primeira, grandes problemas hidrolgicos, gerados pelo desmatamento na fase da pesquisa mineral. Em seguida, a gerao de elevada quantidade de resduos para a obteno dos blocos com dimenses padronizadas, como mostra a Figura 05 (a). E por fim, a produo do resduo na forma de polpa abrasiva, chamada de lama, como mostra a Figura 05 (b).

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(a)

(b)

Figura 05 (a) Blocos de pedras granticas (b) Resduo na forma de polpa abrasiva (lama).

Os cortes dos blocos so feitos por equipamentos chamados teares (Figura 06), transformando-os em chapas. Esta fase conhecida como desdobramento ou serragem do bloco de granito. A maior quantidade de resduo produzido nesta etapa.

(a)

(b)

(c)

(d)

Figura 06 Vistas dos teares na operao de cortes dos blocos.

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Os teares so equipamentos robustos, constitudos por quatro colunas, que sustentam quadros que realizam movimentos pendulares. Nesses quadros, so dispostas lminas de ao, na direo do sentido longitudinal do equipamento. As citadas lminas so de ao carbono, de alta dureza e boa resistncia mecnica, para melhor resistir aos esforos de trao e abraso (SENAI, 1993 apud NEVES, 2002). A mistura abrasiva bombeada sobre os blocos de forma homognea e contnua, em todas as lminas (cerca de 100 lminas constituem os teares, atualmente). Em geral, estes sistemas so constitudos de distribuidores multibraos, cada qual com bicos para a asperso do fluido abrasivo (NEVES, 2002). A polpa utilizada nos teares geralmente constituda de gua, granalha e cal moda ou calcrio modo ou escria de alto forno, etc. A granalha tem funo abrasiva no processo de corte. No processo de serragem, pode-se perder at 30% dos blocos, na forma de costaneiras e lamas abrasivas. Outras perdas costumam ocorrer por quebra de placas, falhas de empilhamento, defeitos de corte, uso de polpa abrasiva de composio inadequada, lminas de corte pouco tencionadas e blocos fraturados. Deve-se ressaltar que, durante a manufatura de ladrilhos, podem-se atingir perdas da ordem de 10 %. Finalmente, estima-se que quando da aplicao de pedras ornamentais na construo civil, as perdas podem alcanar a cifra de at 30 %, sem mencionar os rejeitos do polimento (NEVES, 2002). Aps o processo de corte e obteno de chapas brutas, as mesmas so submetidas aos processos de acabamento para obteno do produto final. O processo seguinte ao corte o polimento da superfcie superior (Figura 07). Nesta fase, a quantidade de resduo gerado muito menor que no processo de corte.

(a)

(b)

Figura 07 Detalhe do polimento da superfcie das chapas.

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Durante o processo de polimento, o resduo gerado segue atravs de canaletas de concreto para tanques cheios dgua (Figura 08). Quando os tanques se encontram relativamente cheios, o resduo sem granalha, juntamente com a gua, bombeado para as lagoas se misturando com o resduo do corte, com granalha.

(a)

(b)Figura 08 Detalhe do destino do resduo do polimento das chapas aos tanques

As lagoas que j atingiram seus nveis mximos de armazenamento sofrem um processo de evaporao da gua, de forma que o resduo fica acumulado em camadas midas, de acordo com a Figura 09 (a). Na superfcie se forma uma camada de resduo com acentuado processo de corroso da granalha, de acordo com a Figura 09 (b).

(a)

(b)

Figura 09 (a) - Detalhe da lagoa em sua fase madura (b) - Detalhe da camada corrosiva provocada pela presena da granalha.

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2.3.4. Aditivos qumicos superplastificantes Os superplastificantes so aditivos conhecidos como redutores de gua de alta eficincia, por serem capazes de reduzir o teor de gua trs a quatro vezes mais, para uma dada mistura, quando comparados aos aditivos plastificantes. So tensoativos de cadeia longa, massa molecular elevada e um grande nmero de grupos polares na cadeia do hidrocarboneto (MEHTA e MONTEIRO, 1994). Comparados aos aditivos plastificantes, quantidades relativamente grandes de superplastificantes de at 1 % em relao massa de cimento, podem ser incorporadas s misturas de concreto sem causar exsudao excessiva e retardamento do tempo de pega, apesar da consistncia ser da ordem de 200 a 250 m de abatimento. a dimenso coloidal das partculas de cadeia longa do aditivo, que, provavelmente, obstrui os canais de fluxo de gua de exsudao no concreto, de modo que a segregao no geralmente observada em concretos superplastificados. Uma excelente disperso das partculas de cimento na gua (Figura 10) parece acelerar a taxa de hidratao, conseqentemente, o retardamento raramente observado; em vez disso, comum ocorrer a acelerao da pega e do endurecimento.

(a)

(b)

Figura 10 Micrografia de partculas de cimento em uma soluo gua-cimento (a) - sem aditivo superplastificante (b) - com aditivo superplastificante (MEHTA e MONTEIRO, 1994).

A fim de melhorar algumas propriedades do concreto convencional, como por exemplo, a trabalhabilidade, para uma mesma relao a/c, so requisitados os superplastificantes ao sistema, para a obteno de concretos especiais, como o concreto auto-adensvel (CAA). Os aditivos superplastificantes podem ser de dois tipos: os de 2a gerao, constitudos de polmeros sintticos sulfonados, e os de 3a gerao, que so os

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policarboxilatos. Os policarboxilatos, tambm conhecidos como poliacrilatos, so capazes de promover um efeito bastante eficiente na repulso dos gros de cimento. Segundo Nunes (2001), os superplastificantes mais recomendados para a produo do CAA so os de 3a gerao, os policarboxilatos, pois, permitem uma maior reduo de gua, maiores resistncias iniciais, e manuteno de fluidez por um tempo prolongado, quando comparado aos aditivos superplastificantes de 2a gerao. A utilizao dos aditivos redutores de gua de ltima gerao (superplastificantes), produzidos base de policarboxilatos, tem facilitado os avanos neste campo. Hwang (2003) afirma que os aditivos superplastificantes base de naftaleno apresentam maior consumo que os policarboxilatos. Em contrapartida, outras pesquisas recomendam o uso dos aditivos superplastificantes de 2a gerao, base de naftaleno. (KHAYAT, 2000; SAAK et al., 2001; BUI et al., 2002; ASSAAD et al., 2003). A incorporao de superplastificante em pastas, argamassas e/ou concretos provoca alteraes nas propriedades e caractersticas da mistura, tais como: hidratao, porosidade, morfologia dos hidratos, evoluo da resistncia, fluidez, tempo de pega, retrao, segregao e/ou exsudao, dentre outras. Tais caractersticas podem ser influenciadas de forma positiva ou negativa na mistura. Para que estes efeitos provocados pela adio do superplastificante sejam satisfatrios, deve ser feito um estudo prvio de compatibilidade e uma adequada caracterizao dos materiais empregados (RONCERO, 2000). Um importante passo para a obteno da dosagem do CAA est na determinao da dosagem do superplastificante em relao massa de cimento (sp/c). Alguns estudos recomendam a sua determinao em pastas e/ou argamassas, nesta seqncia respectivamente, a fim de se determinar a dosagem tima de saturao do superplastificante a ser utilizada no concreto, ou seja, o teor mximo de aditivo capaz de promover aumento da fluidez, pois, acima do qual alguns aspectos negativos podem ocorrer, tais como: segregao e/ou exsudao, fluidez insuficiente para a obteno do CAA, perda de trabalhabilidade, dentre outros (GOMES, 2002).

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2.3.5. gua A quantidade de gua a ser utilizada em pastas, argamassas ou concretos definida a partir da relao a/c. Quanto maior a quantidade de gua no concreto, menor a tenso limite de escoamento, aumentando sua deformabilidade e diminuindo a viscosidade da mistura. No entanto, um elevado teor de gua pode provocar segregao. Para garantir a grande fluidez do CAA, sem afetar negativamente as suas propriedades, parte da gua pode ser substituda pelo aditivo superplastificante. A relao a/f para o CAA pode apresentar valores diferenciados, de acordo com o mtodo de dosagem adotado. Esses concretos so mais governados para a relao a/f do que a relao a/c. Gomes (2002) considera para CAA de alta resistncia que a relao gua/finos (a/f) dever ser fixada, a principio, no limite superior de 0,4. O tipo de superplastificante utilizado, de 2a ou de 3a gerao, um parmetro que influencia no fator a/c e a/f, visto que, estes aditivos qumicos so responsveis por reduzir a quantidade de gua utilizada no concreto, mantendo a mesma trabalhabilidade. Segundo Billberg (1999), a substituio de parte do cimento por resduos industriais (finos) para a produo de CAA, acarreta numa reduo de a/f, se mantida constante a relao a/c. J para Okamura et al. (1999), a relao a/c deve estar compreendido entre 0,9 e 1,0, em volume, dependendo dos materiais utilizados na sua composio. De acordo com alguns trabalhos apresentados na literatura com CAA, a relao a/c pode apresentar valores em torno de 0,3 a 0,5, em massa. (OUCHI, BILLBERG, DOMONE e JIN, 1999; EDAMATSU e GOMES, 2002; LISBOA, 2004).2.4.

Mtodos de dosagemOs mtodos de obteno do concreto auto-adensvel no so fundamentados

apenas na questo da alta fluidez do concreto, mas tambm considerando a capacidade do concreto passar entre obstculos sem ocorrer bloqueio nem resistncia segregao. A dosagem do concreto deve estar relacionada com a proporo entre os materiais constituintes do concreto, a fim de se obter de maneira econmica, resistncia e durabilidade (NEVILLE, 1997). Algumas exigncias devem ser 40

atendidas ao se determinar uma dosagem para o concreto, tais como: especificaes de projeto, condies de exposio das estruturas, materiais disponveis na regio, tcnicas de execuo e o custo (HELENE e TERZIAN, 1993). Os mtodos de dosagem utilizados para o concreto auto-adensvel diferem muito daqueles utilizados para concretos convencionais, no que diz respeito seleo e caracterizao dos materiais, pois, o CAA apresenta uma grande quantidade de finos e presena de adies minerais e qumicas, assim como pelos benefcios alcanados nas suas propriedades frescas. Atualmente, j existem mtodos conhecidos, desenvolvidos por alguns pesquisadores da literatura, tais como: Mtodo de Gomes, Mtodo de Okamura e Mtodo EFNARC. Nesse sentido, ser feito um resumo de cada mtodo de dosagem citado.

Mtodo de Okamura Este foi o primeiro mtodo de dosagem racional desenvolvido para a obteno do CAA. Este mtodo foi desenvolvido pelo Prof. Hajime Okamura, da Universidade de Tkio, no Japo. O Mtodo de Okamura parte de valores prfixados de alguns materiais para alcanar as propriedades de auto-adensabilidade desejadas (GOMES, 2002). O mtodo constitudo das seguintes etapas: 1) Determinao do volume de ar incorporado no concreto (Var) O mtodo de Okamura considera um intervalo limite entre 4 % e 7 % para o volume de ar incorporado no concreto. A EFNARC (2002) recomenda 2 %, devendo ser ajustado de acordo com a necessidade de resistncia ao do gelo-degelo. 2) Determinao do volume de agregado grado (Vg) O volume mximo de agregado grado deve ser fixado como 50 % do volume total de agregados, no estado compactado. 3) Determinao do volume de agregado mido (Va) O volume de agregado mido fixado em 40 % do volume de argamassa. 4) Determinao da razo gua/finos (a/f), gua/cimento (a/c) e do teor de superplastificante. A razo a/f e o teor de aditivo superplastificante empregados na dosagem do CAA so determinados a partir de ensaios em argamassa. Estes valores devem ser ajustados para atender s suas caractersticas de auto-adensabilidade exigidas. A 41

relao gua/cimento (a/c), em volume, deve ficar entre 0,9 e 1,0, dependendo das propriedades do cimento utilizado. Para isto, o mtodo apresenta como sugesto realizao de ensaios para a determinao das propriedades reolgicas da argamassa, atravs dos ensaios de espalhamento, a partir do tronco de cone de consistncia e o ensaio de fluidez, conhecido como Funil V (V-Funnel). O ensaio de espalhamento da argamassa realizado em um molde de forma tronco cnica, cujas especificaes so apresentadas na Figura 11, a fim de verificar a habilidade de espalhamento da argamassa, medindo-se o dimetro de abertura da mistura, a partir do qual se determina a rea de espalhamento relativa (Gm), como mostra a Equao 01.

Figura 11 Ilustrao do tronco de cone de consistncia.

d Gm = d o

1,0

2

(01)

Onde d o dimetro medido aps o espalhamento da argamassa e do o dimetro inicial, que corresponde base do molde, cujo dimetro de 100 mm. No ensaio de fluidez, determina-se o tempo (t) necessrio para o escoamento da argamassa (tempo de fluxo), e o tempo de escoamento relativo (Rm), a partir da Equao 02.

Rm =

10,0 t

(02)

42

Domone e Jin (2002) apresentaram sugestes para Gm 8, correspondentes a dimetros de espalhamento 300 mm; e Rm de 1 a 5, correspondentes a tempos de fluxo (t) de 2 s a 10 s. J os valores de Gm entre 3 e 7, correspondentes a dimetros de espalhamento da argamassa de 200 mm a 283 mm e valores de Rm entre 1 e 2, correspondentes aos tempos de fluxo de 5 s. a 10 s, foram adotados para o CAA por Edamatsu et al. (1999) apud Gomes (2002). Segundo Takada et al. (1998, apud NUNES, 2001), uma argamassa adequada para se chegar a um CAA deve ter Gm = 5,0 e Rm = 1,0. Inicialmente em argamassas, devem ser ensaiadas para a determinao do espalhamento e da fluidez, variando-se o teor de aditivo superplastificante para que se obtenha o ponto em queGm igual a 5,0. Com o teor de aditivo definidos, so Rm

realizados novos ensaios em argamassas, para determinao da relao gua/finos que deve variar at que se obtenha o valor ideal que atenda a relao apresentada na Equao 03.

Rm Gm0, 4

= 0,525

(03)

A dosagem de superplastificante deve ainda ser corrigida a partir dos ensaios realizados no concreto, tendo em vista apresentar uma reao diferente comparada argamassa. Para isto, devem ser realizados os ensaios do espalhamento e Funil V. Aps o ajuste da dosagem de superplastificante no concreto, alguns ensaios so realizados para a determinao da capacidade de preenchimento por meio da Caixa U. A Figura 12 ilustra o esquema do fluxograma para o mtodo de dosagem de Okamura (NUNES, 2001).

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Teor de ar4,0 7,0 %

Volume de agregado gradoMximo de 50 % do volume de agregados

Volume de agregado mido40 % do volume de argamassa

Razo volumtrica gua/finosTestes com argamassa: Gm = 5,0 e Rm = 1,0

Dosagem superplastificanteTestes com argamassa: Gm = 5,0 e Rm = 1,0

Figura 12 Esquema do fluxograma do mtodo de dosagem de Okamura (NUNES, 2001).

O mtodo de Okamura apresenta geralmente grande volume de pasta no concreto, pois os parmetros no so fixados de forma racionalizada (NUNES, 2001). Tal fato decorre de que o comportamento da mistura depende da caracterizao e seleo dos materiais, variando assim na dosagem e proporo dos materiais constituintes, tornando, em alguns casos, uma dosagem pouco racionalizada. Mtodo EFNARC Atualmente, com o avano das pesquisas sobre o uso do CAA, mais especificamente no Japo e pases da Europa, diversos programas relacionados ao CAA foram implantados. Estas especificaes tcnicas, ensaios de caracterizao dos materiais e propriedades do CAA nos estados fresco e endurecido, refletem a larga experincia da EFNARC sobre concretos especiais. A EFNARC atualmente uma grande referncia de pesquisa, baseada em vrias experincias desenvolvidas por seus scios na Europa, embora ainda reconhea que os avanos tecnolgicos sobre o CAA ainda se encontram em evoluo, e modificaes podem vir a acontecer com o desenvolvimento das pesquisas encontradas na literatura. A

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EFNARC impe algumas exigncias quanto produo, composio e aplicao do CAA, tais como: a) Os materiais constituintes do CAA devem satisfazer s exigncias da EN 206-1 (Especificao, desempenho, produo e conformidade do concreto). b) Os cimentos utilizados devem satisfazer s exigncias da EN 197-1 (Composio, especificaes e critrios de conformidade do cimento). A seleo do tipo de cimento depender de suas exigncias quanto resistncia, durabilidade, dentre outros. O consumo de cimento da ordem de 350 kg/m3 a 450 kg/m3, pois acima deste valor, pode causar retrao excessiva e abaixo s poder ser utilizado com a adio de um outro material cimentcio, tal como: cinza volante ou pozolana. c) Os agregados devem satisfazer s exigncias da EN 12620. A dimenso mxima para o agregado grado de 20 mm. Geralmente, so utilizados agregados grados com dimenso mxima entre 16 mm e 20 mm. Para o agregado mido, todas as areias podem ser utilizadas, contanto que isenta de agentes nocivos e impurezas. importante salientar a necessidade de se fazer um controle de umidade dos agregados para a obteno de um CAA com composio uniforme. d) A gua deve satisfazer s exigncias da EN 1008 (gua para concreto). e) Os aditivos qumicos como os superplastificantes, devem atender s exigncias da EN 934-2. f) Os aditivos minerais ou adies minerais, como fileres de agregados e pigmentos, devem atender s exigncias da EN 12620 (Agregados para concreto); EN 450 (Definies, exigncias e controle de qualidade de cinzas volantes para concreto); EN 13263 (Definies, exigncias e controle de qualidade da slica ativa para concreto). g) A produo e dosagem do CAA devem atender s exigncias da EN 206 (Densidade, aumento de resistncia, resistncia final e durabilidade). h) A quantidade de finos deve ser menor que 125 m para que as propriedades do CAA no estado fresco sejam satisfatrias. Caso contrrio deve ser utilizado um agente regulador de viscosidade no concreto. As propriedades analisadas do CAA no estado fresco so: capacidade de preenchimento, capacidade de passagem entre os obstculos e resistncia segregao. Para classificar um concreto como auto-adensvel, todas estas exigncias devem ser analisadas e atendidas. Essas propriedades so caracterizadas usando tcnicas j conhecidas, a partir de equipamentos de ensaios 45

especficos para o CAA. Dentre os vrios tipos de ensaios existentes, os mais utilizados so: Para caracterizar a capacidade de fluxo so recomendados os Ensaios de espalhamento Slump Flow Test e Funil V (V-Funnel), e para a capacidade de passagem por obstculos so recomendados o Caixa L (L-Box), Tubo em U e o Teste de auto-adensabilidade. J para caracterizao da resistncia segregao so adotados os ensaios do Funil V e o GTM. Na Tabela 01 so apresentadas s faixas de valores tpicos para o CAA adotados pela EFNARC.Tabela 01 Faixas para caracterizao das propriedades de fluxo do CAA EFNARC (2002). Faixas tpicas dos parmetros Propriedades Ensaios Unidade Mnimo Mximo Capacidade de preenchimento de formas Capacidade de passagem por obstculos Resistncia segregao Espalhamento cone de Abrams T50cm cone de Abrams Funil V (V-Funnel) Orimet Caixa L (L-Box) Tubo em U Caixa de preenchimento Orimet c/ anel de armaduras GTM Funil V em T5 minutos mm seg. seg. seg. (H2/H1) (H2/H1) mm % mm % seg. 650 2 6 0 0,8 0 90 0 0 0 800 5 12 5 1,0 30 100 10 15 +3

Mtodo de Gomes O mtodo apresenta um procedimento de carter experimental para obteno da dosagem do concreto auto-adensvel de alta resistncia. Esse procedimento constitui uma extenso do desenvolvido por Toralles et. al. (1998), para concretos de alta resistncia, no sentido de incorporar critrios de dosagem, relativo aos concretos auto-adensveis. Os critrios de otimizao adotados na aplicao dos procedimentos vm acompanhados por uma resistncia mnima compresso e por um cumprimento de diferentes requisitos de auto-adensamento no estado fresco, tudo isso com uma quantidade mnima de superplastificante e cimento. Apresentam-se, tambm, detalhes de procedimentos de ensaios utilizados para a caracterizao do estado fresco do CAA. importante salientar que existem outros padres de equipamentos (especificaes e/ou tipos diferenciados) utilizados por outros pesquisadores na literatura tcnica.

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Princpios do mtodo O procedimento proposto por Gomes (2002), para CAA de alta resistncia, foifundamentado na otimizao do esqueleto granular de agregados, otimizao separada da composio da pasta, com a determinao da dosagem tima de superplastificante, variando a quantidade de superplastificante e mantendo constantes as relaes gua/cimento (a/c) e filer/cimento (f/c), bem como a produo do concreto com a dosagem de superplastificante igual dosagem tima da pasta. A relao a/f dever ser fixada, a principio, no limite superior de 0,4, para em seguida ser diminuda, at se atingir a resistncia requerida para o concreto. Quanto ao esqueleto granular, dever ser adotado um tamanho caracterstico mximo para o agregado = 20 mm. A relao areia/brita (ar/br) determinada segundo um critrio de mxima densidade em seco e sem compactao, no sentido de ser obtida uma mnima quantidade de vazios entre os dois materiais.

Definio da composio da pasta Pasta A composio da pasta definida pela quantidade de cimento e das relaes a/c, sp/c, e f/c. Como j foi exposto anteriormente, para um concreto de alta resistncia, fixado, a principio, a relao a/f = 0,4 (limite superior). Em funo disso, os parmetros a serem determinados so as relaes sp/c e f/c. A dosagem de superplastificante nas pastas determinada atravs de ensaios do cone de Marsh, com abertura de sada de 8 mm de dimetro, conforme a Figura 13 (a), e de acordo com as recomendaes da EN 445 (Norma Europia Grautes para bainhas de protendidos. Mtodos de Ensaio, 1996). Tal procedimento consiste em introduzir 1 litro de pasta no cone e medir o tempo (T) decorrido, para 500 ml de pasta fluir completamente pela abertura inferior do cone. Este tempo de fluxo se apresenta como um parmetro inverso da fluidez da pasta. Variando a relao sp/c, se obtm uma curva log T versos sp/c, Figura 13 (b). A quantidade de cimento, gua e fler foram fixadas anteriormente. A varivel a quantidade slida de superplastificante. O grfico log T versos sp/c utilizado para a definio do ponto de saturao do superplastificante, que constitui a percentagem tima de aditivo para a pasta utilizada. O ponto de saturao significa a relao sp/c para a qual um incremento da dosagem de superplastificante no provoca nenhuma melhora significante na fluidez da pasta, sendo determinada como sendo a relao 47

de sp/c, correspondente a um ngulo interno de 140 10 na curva log T versos sp/c.. Mas, a dosagem de superplastificante correspondente ao ponto de saturao depende da relao f/c da pasta, das quais devem ser realizados ensaios para distintos valores da relao citada, de forma que podem ser adotados valores de 0,1 a 0,5 para f/c.

(a)

(b)

lo g (T em p o d e F lu x o )

PontodeSaturao = 140 10

sp/c (%) Figura 13 (a) - Ensaio do cone de Marsh (b) - Curva log T x sp/c (%).

A verificao da habilidade de espalhamento da pasta e determinao do percentual de RSMG realizada pelo ensaio do mini-slump, como mostra a Figura 14, medindo-se o tempo que a pasta leva para atingir um dimetro de 11,5 cm, denominado T115, e o dimetro de espraiamento final da mesma pela mdia aritmtica de duas medidas perpendiculares. Tal equipamento foi proposto por Kantro (1980), que consiste de um molde em forma de tronco de cone. O ensaio realizado com diferentes relaes f/c, cada uma com sua dosagem de superplastificante, correspondente ao ponto de saturao.

T em p o d e F lu x o (s )

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Figura 14 Ilustrao do mini-slump.

A relao f/c tima da pasta aquela que apresenta um dimetro de extenso final no mini-slump de 18 1 cm, e um tempo T115 no intervalo de 2 a 3,5 s. Os ensaios da pasta com o cone de Marsh e o mini-slump permitem obter as respectivas relaes de sp/c e f/c, que geram misturas de concreto com fluidez mxima, sem segregao e com alto nvel de coeso interna, coeso essa, que no prejudique significativamente a fluidez do material.

Determinao do esqueleto granular Como j citado anteriormente, as propriedades exigidas para o concreto autoadensvel limitam o tamanho do agregado grado e o volume de agregados que deve ser utilizado (BILLBERG, 1999). A relao ar/br determinada segundo um critrio de mxima densidade em seco e sem compactao, no sentido de ser obtida uma mnima quantidade de vazios entre os dois materiais. Esse ensaio segue as orientaes da norma ASTM C29/C29M, porm, feita uma adaptao pelo fato da no compactao dos materiais. O ensaio consiste em preencher um recipiente com 5 litros de uma mistura seca com certa relao areia/brita. A partir dos dados dos dois materiais, densidade e peso de cada componente, obtm-se a massa unitria e o volume de vazios de cada mistura. O ensaio realizado para vrias relaes entre os componentes, at se chegar relao entre eles que apresenta maior densidade e

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menor volume de vazios (HELENE & TERZIAN, 1993; GOMES, 2002). A Figura 15 apresenta o fluxograma do mtodo de dosagem de Gomes.

SELEO DOS MATERIAIS

Definio de requisitos

Otimizao da pasta

Otimizao do esqueleto granular

a/c: 0,35 a 0,40

Tipos de agregados

Limite de tamanho mximo

Tipo de cimento e de superplastificante

Tipo de filler mineral e relao f/c Relao areia/agregado Massa unitria

Dosagem saturao superplastificante (sp/c) para cada (f/c)

Testes cone de Marsh

f/c tima

Testes mini-slumpESQUELETO GRANULAR

COMPOSIO DA PASTA

Testes no concreto variando volume de pasta

VOLUME DE PASTACADARFigura 15 Esquema do fluxograma do mtodo de dosagem de Gomes (GOMES, 2002).

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2.5.

Cuidados na produo e aplicao do CAAA produo e aplicao do CAA requerem cuidados e adaptaes durante a

caracterizao e seleo dos materiais, bem como durante todo o processo de produo do mesmo. Por se tratar de um concreto especial de nova gerao, seu uso requer uma adaptao por parte da central fornecedora de concreto ou canteiro de obras, assim como um treinamento especializado dos funcionrios envolvidos no processo. Os principais cuidados a serem tomados na produo e aplicao do CAA so: a) Controle rigoroso na seleo e caracterizao dos materiais empregados, principalmente no que diz respeito umidade e granulometria dos agregados. Tviksta (2000) cita que a umidade deve ser determinada com uma preciso de 0,5 % para permitir a adequada correo no volume de gua.

b) Apresentar um procedimento de mistura do CAA, tais como: tempo necessrio demistura e equipamentos utilizados. Segundo Jaramillo et al. (2003), o tempo de mistura do CAA maior em comparao ao concreto convencional, para permitir o efeito provocado pela presena dos aditivos. Emborg (2000) afirma que o tempo de mistura do CAA deve ser de 1,5 a 3 vezes maior do que para concretos convencionais. c) Utilizar formas durveis e resistentes, capazes de suportar as presses hidrostticas atuantes, decorrentes da alta fluidez e taxa de preenchimento (SKARENDAHL, 2003). d) Somente iniciar a concretagem com o CAA aps a realizao dos ensaios capazes de avaliar a garantir sua auto-adensabilidade EMBORG (2000). e) Para grandes concretagens, Tviksta (2000) indica a possibilidade de se fazer um planejamento prvio para o lanamento do CAA, fazendo assim com que a distncia de espalhamento seja limitada em at 6 a 8 m. importante salientar a importncia da concretagem ocorrer de forma contnua, a fim de evitar o aumento excessivo da coeso da mistura e a perda de fluidez. f) Em se tratando de elementos pr-fabricados de concreto armado, Juvas (2004) afirma que alguns cuidados especiais devem ser tomados, tais como: controle de qualidade dos materiais; evitar agitao do concreto durante o transporte, para evitar exsudao e segregao, bem como atrasos na aplicao, para que o concreto no perca as suas propriedades iniciais de fluidez. As formas devem estar limpas e lisas, com o desmoldante aplicado antes da concretagem, assim como feito para 51

concretos convencionais. O CAA no deve ser aplicado com excessiva rapidez, a fim de se evitar o aprisionamento de ar. Finalmente, a cura deve ser realizada adequadamente. Como citado anteriormente, o CAA um material bastante sensvel s alteraes dos materiais e processos de produo. Isto faz com que sejam necessrios atentar para os cuidados especiais na sua produo, de forma a se obter as propriedades desejadas.2.6.

Propriedades do CAA no estado frescoComo j citado anteriormente, as principais propriedades do CAA no estado

fresco so: a capacidade de preencher o interior das formas, a capacidade de passagem entre os obstculos, sem sofrer nenhum tipo de bloqueio provocado pelo agregado grado, bem como a sua resistncia segregao e/ou exsudao. Tais caractersticas diferenciam o CAA de um concreto fluido, que se caracterizam apenas pela sua grande fluidez. A habilidade do CAA em preencher formas ou fluir entre os obstculos comandada pela alta fluidez e alta coeso da mistura. J a capacidade de fluir bem entre os obstculos comandada pela moderada viscosidade da pasta e da argamassa e pelas propriedades dos agregados, principalmente, o dimetro mximo dos agregados. A fim de manter a estabilidade ou resistncia segregao da mistura de CAA, alguns cuidados devem ser tomados no sentido de se manter a consolidao e a uniformidade da mistura. Portanto, os principais mecanismos que comandam essas propriedades so a viscosidade e a coeso da mistura. Diferentes mtodos de ensaios foram desenvolvidos ao longo dos anos, com o objetivo de caracterizar as propriedades do CAA no estado fresco. Estas propriedades tm sido caracterizadas usando tcnicas recentemente desenvolvidas e esto ainda em fase de evoluo. Alguns dos mtodos de ensaios mais utilizados para a caracterizao de tais propriedades so: ensaio de espalhamento do cone de Abrams (Slump Flow Test), Funil V (V-Funnel), Caixa L (L-Box), Tubo em U e o Ensaio de auto-adensabilidade para o concreto. Para o estabelecimento de parmetros de capacidade de preenchimento so utilizados os ensaios de espalhamento no cone de Abrams e Funil V, para os parmetros de capacidade de passagem entre as armaduras utilizada a Caixa L, e finalmente para a verificao

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quanto presena de segregao utilizado o ensaio do Tubo em U. Estes mtodos sero apresentados nos prximos tpicos deste captulo (EFNARC, 2002). Ensaio de espalhamento (Slump Flow Test) O ensaio de espalhamento consiste em preencher o cone de Abrams de concreto sem compactar, e em seguida levant-lo, lentamente, deixando o concreto se estender em uma base plana, como mostra Figura 16. A mdia de duas medidas perpendiculares do concreto espraiado resulta no valor do parmetro de extenso final do fluxo. O tempo medido em segundos, para o concreto alcanar um dimetro de 50 cm tambm determinado e chamado de T50.

Figura 16 Ensaio de espalhamento do cone de Abrams (Slump Flow Test).

Funil V (V-Funnel) O ensaio do Funil V consiste em medir o tempo que a amostra de aproximadamente 10 litros de concreto necessita para fluir totalmente atravs do orifcio inferior do funil, onde tal seo deve ter uma dimenso mnima de 3 vezes o tamanho mximo do agregado. Para o CAA sua dimenso deve variar de 6,5 cm a 7,5 cm. O esquema do equipamento utilizado no ensaio mostrado na Figura 17.

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Figura 17 Ilustrao do Funil V (V-Funnel).

Caixa L (L-Box) O ensaio da Caixa L (L-Box) realizado preenchendo-se o cmodo vertical da caixa com a amostra de concreto de aproximadamente 12 litros e aps a abertura da porta da caixa so medidos os parmetros TL20, TL40 e H2/H1, que so respectivamente, o tempo para o concreto em fluxo alcanar um comprimento horizontal de 20 cm, 40 cm e a relao final entre as alturas do concreto no final do trecho horizontal e a altura do concreto remanescente do trecho vertical da caixa, conforme Figura 18.

Figura 18 Ensaio da Caixa L (L-Box).

Resistncia segregao Freqentemente, diferentes mtodos