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ESTUDO DE CASO – TRAÇOS DE CONCRETO PARA USO EM ESTRUTURAS PRÉ-

MOLDADAS CASE STUDY - TRACES OF CONCRETE FOR USE IN PREMOULDED STRUCTURES

Cleriston Barbosa da Silva (1), Dary Werneck da Costa (2), Sandra Regina Bertocini Bastos (3)

Acadêmico Engª Civil, Departamento Estruturas e Construção Civil (DEC-UFMS)

e-mail: [email protected]

Professor Especialista, Departamento Estruturas e Construção Civil (DEC-UFMS) e-mail: [email protected]

Mestre em Engª Civil, Departamento Estruturas e Construção Civil (DEC-UFMS)

e-mail: [email protected] RESUMO O objetivo principal dessa pesquisa consiste em apresentar resultados quanto a estudos realizados sobre o melhoramento de traço utilizado nas estruturas pré-moldadas de uma empresa. Uma das justificativas importantes para essa pesquisa foi a grande variação nas resistências encontradas no traço utilizado pela empresa, além de a resistência inicial aos sete dias estar abaixo da resistência de projeto. Em se tratando de cimento CPV ARI, o ideal é atingir a resistência desejada nos primeiros dias, caso contrário não se justifica seu uso, além de custo maior. A empresa estava em busca de melhorar o traço, reduzir custos e aumentar a qualidade, sem a utilização de aditivos. Como são peças pré-moldadas, deve-se utilizar um traço de fácil acabamento e boa trabalhabilidade, mas, acima de tudo, o mínimo de água possível, pois as peças são produzidas ao ar livre e expostas às intempéries, principalmente ao sol, o que aumenta a evaporação da água do concreto, aumentando, conseqüentemente, os vazios e as fissuras. Como se tratam de peças aparentes, deve-se evitar as fissuras, que eram um outro problema encontrado. Foi avaliado o comportamento de vários traços quanto a trabalhabilidade, custo x resistência e fator água/cimento de fácil acabamento. O trabalho inicial foi encontrar a melhor distribuição granulométrica dos agregados utilizados no traço, onde foram testadas, empiricamente, misturas de diferentes agregados em varias proporções, até atingir a melhor proporção, com relação aos fatores citados acima, como trabalhabilidade e fator água/cimento. Foi aplicada a areia britada basáltica para melhoria desta distribuição granulométrica, pois a areia natural utilizada na empresa era considerada muito fina. Palavras-chave: pré-moldado; areia artificial e concreto. Keywords: premoulded, artificial sand and concrete.

1o. Encontro Nacional de Pesquisa-Projeto-Produção em Concreto pré-moldado.

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1 Introdução Concreto pré-moldado corresponde ao emprego de elementos pré-moldados de concreto, ou seja, ao emprego de elementos de concreto moldados fora de sua posição definitiva de utilização na construção. O emprego do concreto pré-moldado apresenta duas diretrizes: uma aponta para a industrialização da construção, a outra para a racionalização da execução de estruturas de concreto. A Construção Civil tem sido considerada uma indústria atrasada quando comparada a outros ramos industriais, a razão disso está no fato de ela apresentar, de uma maneira geral, baixa produtividade, grande desperdício de materiais, morosidade e baixo controle de qualidade por DEBS (2000). Uma das formas de buscar a redução desse atraso é com técnicas associadas à utilização de elementos pré-moldados de concreto. O emprego dessas técnicas recebe a denominação de concreto pré-moldado ou de pré-moldagem e as estruturas formadas pelos elementos pré-moldados recebem a denominação de estruturas de concreto pré-moldados. Com a utilização do concreto pré-moldado pode-se atuar no sentido de reduzir o custo dos materiais das estruturas de concreto, basicamente o concreto e a armadura. Entretanto, é na parcela relativa às fôrmas e ao cimbramento, normalmente de maior peso no custo do concreto armado, que ala é mais significativa, DEBS (2000). O concreto de cimento Portland é o material de construção mais consumido no mundo, suas propriedades técnicas, como boa resistência à compressão, excelente resistência à água, possibilidade de produzir peças de diferentes geometria e capacidade de incorporar reforços para resistência à tração e cisalhamento, juntamente ás vantagens de seu custo relativamente reduzido. Concreto é um produto resultante do endurecimento da mistura de cimento (aglomerante hidráulico), agregado miúdo, agregado graúdo e água, adequadamente proporcionada. Considerando que pelo menos três partes do volume do concreto são ocupados pelos agregados, por isso sua qualidade é de essencial importância. E por se tratar de concreto para uso em estruturas pré-moldadas, com fabricação para fins comercial. Temos que lembrar que alem da exigência do concreto atingir a resistência de projeto, deve ser um concreto com um baixo custo O uso de areia artificial britada, em substituição parcial da areia natural muito fina, permite a confecção de concretos convencionais mais resistentes e mais duráveis. Deve ser considerado que a areia artificial basáltica representa um sub produto do processo de beneficiamento do basalto e o seu custo de produção é diluído no custo de produção dos agregados graúdos. O teor de material pulverulento existente na areia artificial tem que ser controlado, pois se ocorrer variações, afetará a granulometria da dosagem, acarretando perda de abatimento e variação na relação água/cimento. BASTOS (2002). 2 Materiais utilizados Os materiais utilizados foram: areia natural quartzoza, areia britada, pedrisco, brita 1 estes de origem basáltica, cimento Portland de alta resistência inicial (CPV-ARI) e água de poço artesiano da UFMS.


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A tabela 1 apresenta a caracterização dos agregados utilizados neste trabalho.

Tabela 1 - Caracterização dos agregados DETERMINAÇÕES RESULTADOS

GRANULOMETRIA

Abertura das Malhas (Mm)

Areia de quartzo

Areia britada basáltica

Pedrisco Brita 1

32 PORCENTAGENS 25

19 0 12,5 0 78

RETIDAS 9,5 0 96 6,3 0 22 99

4,8 1 50 99 ACUMULADAS 2,4 11 94 99

1,2 47 98 99 0.6 0 74 99 99

(NBR 7217) 0,3 41 88 100 99 0,15 93 96 100 99

Agregado Graúdo - Determinação do índice de Forma pelo Método do Paquímetro (NBR 7809/83)

- - - 2,6

Dimensão Máxima Características (mm) (NBR 7217/87) 0,6 4,8 9,5 19 Módulo de Finura (NBR 7117) 1,34 3,17 5,41 6,9 Massa Específica do agregado miúdo( g/cmP

3P) (frasco de Chapman) 2,64 2,94 - -

Massa específica e absorção do agregado graúdo (método ASTM 127/77 (NBR 9937/87)).

- - 2,93 2,83

Massa Unitária ( g/cmP

3P) (NBR 7215/82) 1,57 1,64 1,46 1,6

Teor de Materiais Pulverulentos (NBR 7219/87) (%) 1,1 3,5 2,4 1,8 Coeficiente de Inchamento do Agregado Miúdo 1,30 1,33 - -

Na figura 1 apresenta a distribuição e seus limites granulométricos de acordo com a norma NBR 7211/83 da areia quartzoza. A areia produziu uma distribuição granulométrica inferior à da zona 1 (muito fina).

0102030405060708090

100

0,15 0,3 0,6 1,2 2,4 4,8 6,3 9,5 12,5

Abertura das peneiras (mm)

Porc

enta

gem

retid

a ac

umul

ada

(%)

Limite inferior da zona 1 (muito fina)Granulometria da areia quartzozaLimite superior da zona 1 (muito fina)

Figura 1 – Granulometria da areia quartzoza e os limites granulométricos


3

Na figura 2 apresenta a distribuição granulométrica e os limites, da areia britadas basáltica de acordo com a norma NBR 7211/83. A areia britada basáltica apresentou granulometria pertencente à zona 4 (grossa).

0102030405060708090

100

0,15 0,3 0,6 1,2 2,4 4,8 6,3 9,5


Poce

ntag

em re

tida

acum

ulad

a (%

)

Limite inferior da zona 4Area britada basalticaLimite superior da zona 4

Figura 2 – Granulometria da areia britada basáltica e os limites granulométricos

Na figura 3 apresenta a distribuição e seus limites granulométricos da brita 1. A distribuição ficou muito próxima ao limite superior.

0102030405060708090

100

2,4 4,8 6,3 9,5 12,5 19 25


Porc

enta

gem

retid

a ac

umul

ada

(%)

Limite inferior da graduação 1Brita 1Limite superior da graduação 1

Figura 3 – Granulometria da brita 1 e os limites granulométricos

Na figura 4 apresenta a distribuição e seus limites granulométricos do pedrisco. A distribuição ficou abaixo do limite inferior.

0102030405060708090

100

2,4 4,8 6,3 9,5 12,5 19 25


Porc

enta

gem

retid

a ac

umul

ada

(%)

Limite inferior da graduação 0PedriscoLimite superior da graduação 0

Figura 4 – Granulometria do pedrisco e os limites granulométricos


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3 Métodos de Execução Um dos maiores problemas encontrados na empresa, foi à distribuição granulométrica dos agregados utilizados no traço, para tanto, foram estudadas varias proporções de misturas de agregados, variando o α de 0,44 % até 50% sendo esse o melhor teor de argamassa com os agregados usados. Para tanto, foi escolhido um traço de concreto (referência) como : 1: 2,7:3,6 (cimento:areia:brita 1), com 100% de areia de quartzo. Após a determinação do traço referência, substituímos a areia de quartzo por areia britada basáltica e depois por pedrisco, nas proporções de 15%, 20%, 25%, 30%, 35%, 40%, 45% e 50% em massa. A determinação das proporções das misturas, a serem estudadas, foi empírica. A trabalhabilidade foi considerada através de analise visual e da coesão ao mexer o traço. Foi analisadas também, a questão do acabamento com a colher de pedreiro, o Slump adotado foi no intervalo de 50±10mm, fixou-se um Slump baixo para reduzir a relação água/cimento e conseqüentemente a fissuração, pois o concreto em questão é para o uso em estruturas pré-moldadas e as peças são moldadas ao ar livre. O teor de argamassa (α) predefinido em 0,507%, tendo em vista que os agregados usados são com formas angulosas e lamelares (areia britada basáltica) e o m=6,3 (m=agregado miúdo+agregado graúdo). A mistura dos materiais foi realizada em relação à porcentagem total de finos, tanto para areia britada basáltica, como para o pedrisco, ou seja, foi substituída uma porção de areia natural por areia britada basáltica e depois por pedrisco. Os traços foram realizados dentro do laboratório da UFMS, e moldados os corpos de provas de 15x30 cm e foram armazenados em câmaras úmidas após 24 horas da moldagem, onde permaneceram até serem rompidos em pensa hidráulica. 4 Resultados e discussões A figura 5 apresenta os resultados das resistências a compressão aos 28 dias de idade das diversas misturas de percentagens dos agregados utilizados nos traços analisados.

0,00

5,00

10,00

15,00

20,00

25,00

30,00

35,00

40,00

45,00

15% 20% 25% 30% 35% 40% 45% 50%

% agregado

Res

istê

ncia

MPa

areia britada basaltica pedisco Referência

Figura 5 - Resistência x Mistura de agregados

Na figura 5 em relação ao traço referência, quando substituímos areia quartzoza por pedrisco, houve um decréscimo de resistência até 20%, ficando porém a resistência da


5

mistura maior que a resistência do traço referência, onde continuou decaindo até 30%, a partir de onde ocorreu um aumento até 35%, de onde decaiu novamente, tendo portando a resistência da mistura de areia quartzoza com pedrisco superado a resistência do traço referência apenas com as misturas de 15% e 20% em massa. Analisado a mesma figura agora em relação ao traço referência, mas substituindo areia quartzoza por areia britada basáltica, verificamos que houve um aumento de resistência até 20%, onde a resistência da mistura se igualou com a resistência do traço referência, decaindo a resistência até 30%, de onde começou a aumentar até atingir seu máximo com a mistura de 40%, a partir da qual diminuiu novamente a resistência até 50%, porém a resistência da mistura de areia quartzoza com areia britada de basalto no trecho de 40% a 50%, ficou acima da resistência do traço referência. 5 Análise de Resistência x Consumo Quando se analisa a resistência x consumo, na verdade o que está em questão é a eficiência da mistura de agregados, já que esta foi à única variante dos traços analisados, então para analisarmos qual foi a melhor mistura de agregados, ou a mais eficiente, utilizará analise gráfica do custo de produção de cada MPa pela porcentagem de mistura do material utilizado na produção do referido traço.

0,000,501,001,502,002,503,003,504,004,505,00

15% 20% 25% 30% 35% 40% 45% 50%% agregado

Cus

to d

e ca

da M

Pa

areia britada basaltica pedisco Referência

Figura 6 - Custo/MPa x % agregado utilizado

Na figura 6 observamos que as misturas de agregados menos eficientes e conseqüentemente mais caras são as misturas de 30% de areia britada basáltica, e 40% de pedrisco. Observamos também que as misturas mais eficientes e mais baratas em relação ao traço referência foram às misturas de agregados de 40% de areia britada basáltica e a de 15% de pedrisco. 5.1 Resumo do Desempenho da Substituição de Areia Quartzoza por Areia Britada Basáltica A Tabela 2 apresenta as variações dos índices de desempenho dos traços com areia britadas basáltica em relação ao traço referência.


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Ficou muito evidente que o uso de areia britada basáltica, em substituição a areia quartzoza, apresentou um melhor desempenho em todos os aspectos analisados neste trabalho, devido à redução da demanda em água e aumento do consumo de cimento, contudo com redução de custo, conforme relacionados na Tabela 2. A mistura com 40% de substituição de areia quartzoza por areia britada basáltica, apresentou o melhor índice de desempenho, além de apresentar uma ótima trabalhabilidade e facilidade de acabamento, em relação ao traço referência. Tabela 2 - Variação do desempenho das misturas com areia britada em relação ao traço referência

Misturas com os teores de substituições de areia britada de basalto Ensaios realizados Refer 15% 20% 25% 30% 35% 40% 45% 50%

Relação água/cimento 0,62 -3,2% -6,5% -3,2% -6,5% -6,5% -11,3% -9,7%-

11,3%Consumo de cimento por (Kg/m³) 309,40 1,1% 1,9% 1,5% 2,3% 2,4% 3,6% 3,4% 3,9%Abatimento imediato (mm) 45,00 11,1% 0,0% -22,2% 11,1% 33,3% 11,1% -11,1% 11,1%Resist. à compressão - 28 dias (MPa) 37,60 -5,1% 0,0% -4,3% -15,2% -8,8% 8,8% 4,8% 1,1%Custo (R$/MPa) 3,73 9,7% 3,0% 7,2% 22,3% 14,2% -3,0% 0,8% 5,4% 5.2 Resumo do Desempenho da Substituição de Areia Quartzoza por Pedrisco A Tabela 3 apresenta as variações dos índices de desempenho dos traços com pedrisco em relação ao traço referência. Neste caso também ficou evidente que o uso pedrisco, só que em pequenas proporções, em substituição a areia quartzoza apresentou um melhor desempenho em todos os aspectos analisados neste trabalho, devido à redução da demanda em água e aumento do consumo de cimento, contudo com redução de custo, conforme relacionados na Tabela 3. A mistura com 15% de substituição de areia quartzoza por pedrisco, apresentou o melhor índice de desempenho, mas a mistura com 20% de substituição de areia quartzoza por pedrisco, também apresentou um bom desempenho, porém com um pequeno custo superior, onde ambas as misturas apresentaram ótima trabalhabilidade, porem a mistura de 15% apresentou melhor facilidade de acabamento, ficando a mistura de 20% um pouco áspera, dificultando dessa forma um pouco o acabamento. Tabela 3 - Variação do desempenho das misturas com pedrisco em relação ao traço referência

Misturas com teores de substituições de pedrisco Ensaios realizados Refer 15% 20% 25% 30% 35% 40%

Relação água/cimento 0,62 -9,7% -11,3% -11,3% -14,5% -12,9% -12,9%Consumo de cimento por (Kg/m³) 309,40 2,3% 2,8% 3,0% 3,8% 3,6% 3,8% Abatimento imediato (mm) 45,00 33,3% -11,1% 11,1% 11,1% -11,1% 33,3%Resist. à compressão - 28 dias (MPa) 37,60 5,1% 4,5% -2,9% -5,1% -1,3% -16,2%Custo (R$/MPa) 3,73 -2,1% -1,1% 6,7% 10,2% 5,9% 24,9%


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6 Conclusão • Podemos observar neste trabalho, que a substituição de areia quartzoza por pedrisco

ou por areia britada basáltica, garante um aumento de resistência e uma diminuição no custo do metro cúbico do concreto, além de garantir uma melhor distribuição granulométrica dos agregados.

• No entanto podemos observar também que, as relações das substituições em massas nos mostraram que para areia britada basáltica, podemos substituir grande quantidade, onde dentre as misturas analisadas, observamos que a melhor mistura com maior resistência e menor custo foi obtida com 40% de areia britada basáltica.

• Com uso de pedrisco, podemos substituir pequenas quantidades para conseguirmos maior resistência e menor custo, onde verificamos que a melhor mistura foi com 15% de pedrisco. Lembramos que sempre que falamos em misturas em percentagens, estamos falando em misturas em massa.

7 Referências Bibliográficas BASTOS, S. R. B. – Uso da Areia Artificial Britada em Substituição Parcial à Areia

Fina Para a Produção de Concretos Convencionais. Dissertação de mestrado, 46° Congresso Brasileiro do Concreto – Vitória, IBRACON, 2004.

DEBS, M.K. – Concreto Pré-Moldado: Fundamentos e Aplicações. Escola de

Engenharia de São Carlos – USP, 2000. NBR 5738/1994 – Moldagem Corpos-de-prova Cilíndricos ou Prismáticos de

Concreto. Associação Brasileira de Normas Técnicas.

NBR 5739/1994 – Concreto – Ensaio de Compressão de Corpos-de-prova Cilíndricos. Associação Brasileira de Normas Técnicas.

NBR 7211/1983 – Agregados para Concreto. Associação Brasileira de Normas

Técnicas.

NBR 7217/1987 – Agregados – Determinação da Composição Granulométrica. Associação Brasileira de Normas Técnicas.

NBR 7223/1982 – Concreto – Determinação da Consistência pelo Abatimento do

Tronco Cone. Associação Brasileira de Normas Técnicas.

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