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ESTUDO COMPARATIVO DE CAPEAMENTOS DE CORPOS DE PROVA DE

CONCRETO – Estudo de Caso Julho/2016 1

ISSN 2179-5568 – Revista Especialize On-line IPOG - Goiânia - Edição nº 11 Vol. 01/ 2016 julho/2016

ESTUDO COMPARATIVO DE CAPEAMENTOS DE CORPOS

DE PROVA DE CONCRETO – Estudo de Caso

Victor Ramón Bejarano Gavilán

[email protected]

MBA Projeto, Execução e Controle de Estruturas e Fundações

Instituto de Pós-Graduação - IPOG

Cuiabá, Mato Grosso, agosto de 2015

Resumo

O concreto armado é o sistema estrutural mais utilizado no nosso país, por motivos de ordem

economica, operacional, logistica, etc, razão pela qual já esteja profundamente arraigado na

nossa cultura de construção. Desta maneira, o seu preparo e utilização estão devidamente

regulamentados, através das diversas normas brasileiras (NBRs), que enfocam todos os

aspectos deste sistema, desde o projeto até a entrega e aceitação das estruturas, passando pela

caracterização dos componentes, preparo, uso de aditivos, lançamento, e cura. Uma das fases

mais importantes nesta cadeia é o controle de qualidade da RESISTÊNCIA DO CONCRETO,

realizado com ensaios de compressão axial, onde sao moldados corpos de prova padronizados

e rompidos com prensas hidráulicas, que medem a força aplicada. Desta maneira é possível

avaliar com precisão se o FCk – Resistência à Compressão especificado pelo projetista

estrutural, foi atendido. Uma das exigências deste ensaio é obter a máxima planicidade na

superficie de contato, de forma a distribuir uniformemente a pressão exercida pela prensa.

Esta planicidade é obtida por meio de diversos procedimentos, sendo a mais utilizada ate pouco

tempo atrás o capeamento com enxofre. Ultimamente é muito frequente em nosso meio a

utilização de uma pastilha de neoprene confinada em um prato metálico para esta finalidade.

Opcionalmente a face externa dos corpos de prova é desbastada, eliminando qualquer

saliência, permitindo assim a garantia da uniformidade da distribuição dos esforços. O

desbaste é obtido com uma máquina faceadora, composta por um disco de desbaste e motor

elétrico. É um método eficiente, mas representa um custo elevado do equipamento e da mão de

obra necessários para este processo. Sendo assim, este trabalho fez um estudo sobre a

diferença dos resultados obtidos no ensaio de ruptura, com corpos de prova faceados e não

faceados, sendo ambos ensaiados com o neoprene confinado. O estudo foi feito com cinquenta

corpos de prova de concreto, com cinco lotes de dez corpos de prova em cada lote, moldados

em uma obra residencial na cidade de Cuiabá, que estava sendo acompanhada pela Estrutec

Engenharia Ltda., com o objetivo de estudar as variações de resultados, de forma a diminuir

os custos do desbaste, mas sem diminuir a qualidade, precisão e confiabilidade dos ensaios.

Com os resultados obtidos neste estudo concluimos que a diferença estatística é muito pequena,

e que pode ser adotado o sistema de rompimento dos corpos de prova com neoprene confinado

sem a utilização da máquina faceadora.

Palavras chave: Concreto. Controle. Ensaio. Corpos-de-prova.Faceamento.

mailto:[email protected]




1. Introdução

O ensaio de Compressão Axial em Corpos de Prova é conclusiva para a determinação da

Resistencia do Concreto à Compressão Simples e está normatizada pela NBR 5739, do ano

2007: ENSAIO DE COMPRESSÃO DE CORPOS-DE-PROVA CILÍNDRICOS.

Nesta norma brasileira estão definidos todos os parâmetros e procedimentos necessários para a

execução deste ensaio, de forma clara e precisa.

No entanto, este ensaio é precedido de uma série de procedimentos de extrema importância para

o sucesso do ensaio de compressão e que estão previstos na NBR 5738, do ano 2003:

CONCRETO – PROCEDIMENTOS PARA MOLDAGEM E CURA DE CORPOS-DE-

PROVA.

Esta norma consiste basicamente na moldagem de corpos de prova em formas cilíndricas

padronizadas, cuja dimensão básica deve ser quatro vezes maior que a dimensão nominal

máxima do agregado graúdo do concreto, adensadas em camadas de espessuras semelhantes,

com uma haste de aço de 5/8” com ponta arredondada.

A forma utilizada para o concreto com brita 1, a mais utilizada, é uma forma cilíndrica de 10

cm de diâmetro e 20 cm de altura, obedecendo à proporção 1:2.

Foto 1: Moldagem dos corpos de prova no campo (foto do autor).




Uma vez que o concreto está endurecido, em 24 horas, é desformado e transportado até os locais

de cura, podendo ser depositados em tanques de água, onde ficarão submersos, ou em câmaras

úmidas, com temperatura e umidade estritamente controladas, até a idade de rompimento. Pela

norma, a idade determinante é de 28 dias, quando deve atingir o FCk, Resistência à Compressão

Característica especificada no projeto estrutural. Nesta idade são ensaiados pelo menos dois

exemplares, tomando-se como válido o maior valor.

Podem ser feitos ensaios em outras idades, que ajudam a definir as atividades no canteiro da

obra, como liberação da estrutura para desforma, continuidade dos trabalhos de alvenaria,

liberação de pisos para tráfego, etc. Normalmente, estas idades são de 3 e 7 dias. Em caso de

estruturas pré-moldadas esta idade pode ser até de 24 horas, quando as peças devem ser

desformadas e removidas das formas e transportadas, para dar continuidade ao processo de

fabricação.

No dia do ensaio, os corpos de prova são retirados dos tanques de água ou câmaras úmidas e

são preparados para os ensaios de compressão axial até a ruptura.

Foto 2: Cura dos Corpos de Prova em tanques de água (foto do autor).




Para a execução do ensaio é necessário que o corpo de prova esteja seco ou sem umidade

excedente e apresente as faces com superfícies de contato lisas, de forma a que o esforço

exercido pela prensa seja uniforme em toda a área de contato. Esta uniformidade é obtida por

diversos processos, e estão definidos nos itens 9.3 e 9.4 da NBR 5738:2003.

9.3 Remate com pasta de cimento (procedimento opcional).

o Consiste na aplicação de uma fina camada de cimento, com espessura máxima

de 3 mm, decorridas entre 6 a 15 horas da moldagem. O acabamento deve ser

feito com uma lamina de vidro de 12 mm de espessura, que deve permanecer no

topo do corpo de prova até o momento da desforma.

É o procedimento que a norma apresenta, mas geralmente não é aplicado devido

à complexidade de todo o processo e à necessidade de mão de obra com

habilidades para a execução, o que tem um custo muito elevado.

9.4 Retificação ou capeamento.

o A RETIFICAÇÃO é feita com máquinas abrasivas especiais, que desgastam a

superfície da face de contato, visando obter a uniformidade necessária para a

execução do ensaio. É muito importante a estabilidade e precisão destes

equipamentos, para não comprometer a integridade estrutural das partes

próximas do desbaste. As falhas de planicidade em qualquer ponto devem ser

inferiores a 0,05 mm, ou seja, é um procedimento extremamente rigoroso e de

precisão.

As máquinas existentes no mercado são de preço elevado e precisam de

constante manutenção, além da dedicação exclusiva de um funcionário para esta

finalidade.




Foto 3: Faceamento com a máquina de desbaste (foto do autor).

Este funcionário está exposto a riscos físicos: ruídos, poeira e fumaça e a riscos

de acidentes: choque elétrico, faíscas nos olhos e queimaduras. A utilização dos

equipamentos de proteção individuais é obrigatório, além do treinamento

adequado e utilização de medidas de proteção no equipamento, que impeçam o

contato do funcionário com as partes móveis do conjunto.

As medidas sanitárias e ambientais exigem que a poeira produzida seja

controlada e a água remanescente tenha um destino apropriado, em tanques de

filtragem e repouso, de forma a permitir a infiltração da água já pura no terreno

ou destinada à rede de águas pluviais.

o O CAPEAMENTO consiste na aplicação de uma camada muito fina de um

material adequado em ambas faces do corpo de prova, visando eliminar as

rugosidades da superfície. A espessura máxima desta camada deve ser inferior

ou igual a 3 mm em cada face.

Segundo a NBR 7538, o material aplicado deve ter as seguintes características:

“a) aderência ao corpo-de-prova;

b) compatibilidade química com o concreto;

c) fluidez, no momento de sua aplicação;

d) acabamento liso e plano após endurecimento;




e) resistência à compressão compatível com os valores normalmente

obtidos em concreto.”

No texto da norma não existe nenhuma obrigatoriedade do uso de algum material

específico, mas o material mais utilizado para o capeamento é o enxofre em

estado sólido, que é submetido a alta temperatura até derreter e vertido em um

prato apropriado no equipamento denominado de “capeador”, que proporciona

as condições de um trabalho uniforme e com o alinhamento e verticalidade

necessários.

O enxofre solidifica rapidamente e o corpo de prova está pronto para ser

submetido ao ensaio de compressão axial na prensa hidráulica, onde, finalmente,

é determinada a RESISTÊNCIA À COMPRESSÃO do concreto na idade

estabelecida.

No capeamento com enxofre o funcionário está exposto a riscos físicos: poeira

e fumaça e a riscos de acidentes: faíscas nos olhos e queimaduras no corpo. A

utilização dos equipamentos de proteção individuais é obrigatório, além do

treinamento adequado.

Finalmente, no último item da NBR 7538, encontra-se a seguinte determinação:

“9.4.2.5 Outros processos podem ser adotados, desde que estes sejam

submetidos à avaliação prévia por comparação estatística, com resultados

obtidos de corpos-de-prova capeados por processo tradicional, e os resultados

obtidos apresentem-se compatíveis.”

Como exemplo a este outro processo, podemos citar um procedimento que está sendo muito

utilizado no Brasil, e que, no entanto, não consta nas Normas Brasileiras vigentes, e que é o uso

de discos de policloroprene – neoprene confinado em pratos metálicos.

Este método está regulamentado na norma norte-americana ASTM C 1231 / C 1231M de forma

clara e precisa. As normas de outros países adotaram também este método, sendo, portanto,

aceito e utilizado amplamente em diversos países de forma efetiva. Como exemplo citamos a

norma guatemalteca COGUANOR NTG – 41067, que toma como referência a norma norte-

americana.

Os parâmetros definidos nesta norma são:

Dureza Shore A do material.

Espessura do disco de neoprene.

Os valores destes itens dependem do FCk – Resistência à Compressão do corpo de prova que

será testado, na faixa de 10 MPa até 80 MPa, não sendo permitido fora destes limites. Tampouco

está permitido o uso deste método em testemunhos de concreto, mas é esperado que em pouco

tempo já seja permitido e regulamentado para este caso.




Foto 4: Corpo de Prova preparado para o ensaio com o disco de neoprene confinado em prato metálico (foto

do autor).

O disco de neoprene deve ficar confinado dentro do prato metálico, com uma folga de, no

máximo, 2% do diâmetro. No caso dos discos de 100 mm, esta folga é de 2 mm.

Figura 1: Requisitos para uso de pastilhas de neoprene, segundo a COGUANOR NTG - 41067




Figura 2: Requisitos para uso de pastilhas de neoprene, segundo a COGUANOR NTG - 41067




Figura 3: Requisitos para uso de pastilhas de neoprene, segundo a ASTM C 1231 / C 1231 M




Foto 5: Corpo de Prova ensaiado com o disco de neoprene confinado em prato metálico (foto do autor).

Diversos autores brasileiros já apresentaram trabalhos de comparação entre os diversos métodos

e materiais para este ensaio, entre eles podemos citar a Barbosa et Al. no artigo apresentado no

congresso da IBRACON – Instituto Brasileiro do Concreto, em 2009 e Dultra et Al no

congresso da IBRACON em 2014.

Depois de tudo o que foi explanado até este ponto, é justamente sobre este item que trata este

trabalho, quando finalmente poderemos basear o nosso estudo na procura de um método

confiável, eficaz, econômico, sem a perda da qualidade, com segurança para o operador, e,

fundamentalmente, seguindo as orientações técnicas das normas em vigor.

2. Materiais e Métodos

Este estudo teve como objetivo bem definido estabelecer as diferenças estatísticas dos

resultados dos ensaios, utilizando o disco de neoprene confinado dos corpos de prova

submetidos ao ensaio de compressão axial com as faces superiores retificados e sem retificar.




As faces inferiores dos corpos de prova não foram retificadas levando-se em conta que estas

faces ficam em contato com a superfície metálica da forma cilíndrica, o que lhes confere a

suficiente planicidade.

Os corpos de prova foram moldados em uma obra residencial em Cuiabá, Mato Grosso, onde a

empresa ESTRUTEC ENGENHARIA LTDA. fez o acompanhamento em todas as etapas da

concretagem.

Trata-se de um empreendimento residencial multifamiliar, com duas torres de 25 pavimentos

tipo, casa de máquinas e reservatórios em cada torre, com toda a estrutura de convivência dos

moradores, incluindo um lago artificial com superfície de 2 hectares.

Para este estudo foi escolhido o concreto com FCk = 35 MPa, que foi o mais utilizado na obra

na etapa da superestrutura, em vigas, lajes e pilares, sendo, portanto, o tipo de concreto com

maior importância dentro de todo o projeto, com aproximadamente 3.000 m3 de material

lançado por meio de bombas até os pontos de utilização.

Os corpos de prova foram moldados pelo mesmo laboratorista, visando evitar qualquer variação

durante este procedimento, de acordo com as recomendações da NBR 5738.

Foram moldadas cinco amostras de dez corpos de prova cada, com o mesmo FCk, em dias

diferentes, mas provenientes da mesma Concreteira, totalizando uma amostragem de cinquenta

corpos de prova, o que achamos suficiente para definir o padrão que era preciso obter

especificamente para este estudo.

Em cada amostra, cinco corpos de prova foram submetidos ao desbaste na face superior e

levados ao ensaio de compressão, e cinco foram ensaiados sem o desbaste.

Para o ensaio à compressão (NBR 5739), foi utilizada uma prensa eletro-hidráulica da marca

SOLOTEST, com leitor digital em Toneladas Força, com duas casas decimais.

Em todos os casos foram utilizados discos de neoprene de 10 mm de espessura, confinados em

pratos metálicos, em ambas faces dos corpos de prova.

Todos os corpos de prova foram ensaiados com 28 dias de idade.

Os resultados foram comparados dentro do mesmo caminhão betoneira, sabendo que cada

caminhão apresenta valores diferentes, dependendo de diversos fatores individuais, como

quantidade de água, umidade dos agregados, tempo de preparo, tempo de lançamento, etc.

Salientamos que todos os corpos de prova, exceto um, com 34,25 MPa, da primeira amostra,

ultrapassaram o valor do FCk = 35 MPa, chegando ao valor máximo de 53,86 MPa, na quinta

amostra, aos 28 dias de idade.

Os resultados apresentam-se a seguir.




AMOSTRA 1

FCj

(MPa) Média Maior

Diferença

MPa %

Média % Maior

35,01

36,16 37,82

-0,81 -2,2% -2,9%

35,65

36,03

36,29

37,82

34,25

36,97 38,96

36,92

37,18

37,56

38,96

AMOSTRA 2

FCj

(MPa) Média Maior

Diferença

Mpa % Média % Maior

36,80

39,93 41,63

-2,29 -5,4% -5,2%

39,47

40,49

41,25

41,63

38,45

42,22 43,93

42,02

43,29

43,42

43,93

1 2 3 4 5

Sem Facear 35,01 35,65 36,03 36,29 37,82

Faceados 34,25 36,92 37,18 37,56 38,96

31,00

32,00

33,00

34,00

35,00

36,00

37,00

38,00

39,00

40,00

MP

aCorpos de Prova

AMOSTRA 1

1 2 3 4 5

Sem Facear 36,80 39,47 40,49 41,25 41,63

Faceados 38,45 42,02 43,29 43,42 43,93

32,00

34,00

36,00

38,00

40,00

42,00

44,00

46,00

MP

a

Corpos de Prova

AMOSTRA 2

FACEADOS

FACEADOS

SEM FACEAR




AMOSTRA 3

FCj

(MPa) Média Maior

Diferença


41,38

42,50 43,42

-2,42 -5,4% -7,6%

41,89

42,65

43,16

43,42

41,25

44,92 46,98

43,80

45,71

46,86

46,98

AMOSTRA 4

FCj (MPa)

Média Maior

Diferença


41,13

45,89 48,13

-0,26 -0,6% -1,0%

45,20

47,11

47,87

48,13

44,31

46,14 48,64

45,33

45,58

46,86

48,64

1 2 3 4 5

Sem Facear 41,38 41,89 42,65 43,16 43,42

Faceados 41,25 43,80 45,71 46,86 46,98

38,00

40,00

42,00

44,00

46,00

48,00

MP

aCorpos de Prova

AMOSTRA 3

1 2 3 4 5

Sem Facear 41,13 45,20 47,11 47,87 48,13

Faceados 44,31 45,33 45,58 46,86 48,64

36,00

38,00

40,00

42,00

44,00

46,00

48,00

50,00

MP

a

Corpos de Prova

AMOSTRA 4

FACEADOS

FACEADOS

SEM FACEAR

SEM FACEAR




AMOSTRA 5

FCj

(MPa) Média Maior

Diferença


46,35

48,79 53,86

0,00 0,0% 5,2%

46,98

47,49

49,27

53,86

47,49

48,79 51,18

47,62

48,26

49,40

51,18

3. Análise dos Resultados

Analisando os resultados obtidos na comparação entre os dois tipos de procedimento em cinco

amostras com dez corpos de prova cada, ficou demostrado que os corpos de prova desbastados

em uma face apresentam valores ligeiramente maiores que os outros corpos de prova, sem

desbaste das faces, na ordem de 2,2% na média, chegado ao máximo de 5,4% e ao mínimo de

0%, nos valores médios de cada conjunto.

Desta forma, o uso do desbaste torna-se desnecessário, além de acarretar riscos de acidentes de

trabalho, aumento de tempo e custos em todo o processo, sem acrescentar maiores benefícios

aos resultados, que justifiquem o seu uso no procedimento padrão de um laboratório de controle

tecnológico de concreto.

4. Conclusão

Este estudo serviu para demostrar estatisticamente que a diferença entre os resultados obtidos

com o desbaste da face e posterior ensaio com o disco de neoprene confinado apresenta valores

um pouco maiores sobre os resultados obtidos com corpos de prova não desbastados e ensaiados

com o mesmo processo.

Assim, sendo esta margem tão pequena, não justifica o uso diário e contínuo do método do

desbaste com o disco de neoprene, já que sem o desbaste, o ensaio apresenta resultados

coerentes e confiáveis e elimina riscos de acidentes de trabalho ao operador. Outro item muito

importante é a redução do custo, já que não é necessária a dedicação exclusiva de uma pessoa

para a execução do desbaste, além do tempo, energia e água economizados ao eliminar esta

etapa, que se torna desnecessária. O desbaste se mostra útil e indispensável quando a face do

corpo de prova apresenta superfície irregular ou desnivelado, o que distorce e motiva o descarte

dos resultados obtidos nos ensaios.

1 2 3 4 5

Sem Facear 46,35 46,98 47,49 49,27 53,86

Faceados 47,49 47,62 48,26 49,40 51,18

42,00

44,00

46,00

48,00

50,00

52,00

54,00

56,00

MP

aCorpos de Prova

AMOSTRA 5

FACEADOS

SEM FACEAR




5. Referências

ABNT – ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR-5738/2003 –

Moldagem e cura de corpos de prova – Rio de Janeiro, 2003.

ABNT – ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR-5739/2007 –

Ensaio de Compressão de Corpos-de-Prova Cilíndricos – Rio de Janeiro, 2007.

ASTM – AMERICAN SOCIETY FOR TESTING AND MATERIALS – ASTM C 1231 / C

1231 M - Standard Practice for Use of Unbonded Caps in Determination of Compressive

Strength of Hardened Concrete Cylinders – Estados Unidos da América – 2000.

BARBOSA, F. R.; MOTA, J. M. F.; SILVA, A. J. C.; OLIVEIRA, R. A. – Análise da

influência do capeamento de corpos-de-prova cilíndricos na resistência à compressão do

concreto. 51º Congresso Brasileiro do Concreto – IBRACON – Curitiba, Paraná, 2009.

COGUANOR – COMISIÓN GUATEMALTECA DE NORMAS – NTG 41067 - Práctica

para el uso de tapas no adheridas en la determinación de la resistencia a la compresión de

cilindros de concreto endurecido - Guatemala

DULTRA , E. J. V.; CABALA, G. V .E.; CARVALHO, L. O. – Estudo comparativo entre o

capeamento com enxofre e a utilização de almofadas em neoprene no ensaio de resistência

à compressão de concreto estrutural, Anais do 56º Congresso Brasileiro do Concreto -

cbc2014 – 56cbc – IBRACON – Natal, Rio Grande do Norte, 2014.

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