estudo do reaproveitamento de isoladores...
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UNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINAS FACULDADE DE ENGENHARIA CIVIL,
ARQUITETURA E URBANISMO
ESTUDO DO REAPROVEITAMENTO DE ISOLADORES ELÉTRICOS DE PORCELANA COMO AGREGADOS EM
ARGAMASSAS E CONCRETOS
MARCO ANTONIO CAMPOS
Campinas 2009
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UNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINAS FACULDADE DE ENGENHARIA CIVIL, ARQUITETURA E URBANISMO
MARCO ANTONIO CAMPOS ESTUDO DO REAPROVEITAMENTO DE ISOLADORES ELÉTRICOS DE PORCELANA COMO AGREGADOS EM ARGAMASSAS E CONCRETOS
Dissertação apresentada à Comissão de Pós-graduação da Faculdade de Engenharia Civil, Arquitetura e Urbanismo da Universidade Estadual de Campinas, como parte dos requisitos para obtenção do título de Mestre em Engenharia Civil, na área de concentração de Arquitetura e Construção.
Orientador: Ana Elisabete Paganelli Guimarães de Ávila Jacintho Co-Orientador: Gladis Camarini
Campinas 2009
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FICHA CATALOGRÁFICA ELABORADA PELA BIBLIOTECA DA ÁREA DE ENGENHARIA E ARQUITETURA - BAE - UNICAMP
C157e
Campos, Marco Antonio Estudo do reaproveitamento de isoladores elétricos de porcelana como agregados em argamassas e concretos / Marco Antonio Campos. --Campinas, SP: [s.n.], 2009. Orientadores: Ana Elisabete Paganelli Guimarães de Ávila Jacintho, Gladis Camarini. Dissertação de Mestrado - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Civil, Arquitetura e Urbanismo. 1. Residuos industriais. 2. Agregados (Materiais de construção). 3. Concreto. 4. Argamassa. I. Jacintho, Ana Elisabete Paganelli Guimarães de Ávila. II. Camarini, Gladis. III. Universidade Estadual de Campinas. Faculdade de Engenharia Civil, Arquitetura e Urbanismo. IV. Título.
Título em Inglês: Reutilization study of porcelain electric insulator as aggregates in
mortars and concretes Palavras-chave em Inglês: Factory waste, Aggregates (Building materials),
Concrete, Mortar Área de concentração: Arquitetura e Construção Titulação: Mestre em Engenharia Civil Banca examinadora: Vladimir Antonio Paulon, André Luiz Bortolacci Geyer Data da defesa: 29/04/2009 Programa de Pós Graduação: Engenharia Civil
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UNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINAS FACULDADE DE ENGENHARIA CIVIL, ARQUITETURA E URBANISMO
MARCO ANTONIO CAMPOS
ESTUDO DO REAPROVEITAMENTO DE ISOLADORES ELÉTRICOS DE PORCELANA COMO AGREGADOS EM
ARGAMASSAS E CONCRETOS
Dissertação apresentada à Comissão de Pós-graduação da Faculdade de Engenharia Civil, Arquitetura e Urbanismo da Universidade Estadual de Campinas, como parte dos requisitos para obtenção do título de Mestre em Engenharia Civil, na área de concentração de Arquitetura e Construção.
Campinas, 29 de Abril de 2009.
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Dedicatória
Aos meus pais, Antenor e Vanda, e ao meu irmão Carlos, dedico este trabalho.
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Agradecimentos
A Deus e aos meus santos de devoção, por terem me dado saúde e ensinamentos para
persistir em meus objetivos mesmo na presença de adversidades; por terem orientado o meu
caminho durante as decisões tomadas e, proporcionarem excelentes oportunidades durante toda a
vida.
Aos meus pais e irmão, a quem sempre deverei todo o esforço e sacrifício, que por diversas
vezes tiveram de empenhar, para que hoje eu possa estar atingindo mais este objetivo.
A minha orientadora, profa. Ana Elisabete, pelo apoio indispensável que ao longo desses
anos de trabalho mostrou-se além de profissional extremamente competente, grande amiga,
companheira e incentivadora, que mesmo com os obstáculos dos caminhos conseguimos manter o
foco e a direção do trabalho.
Agradecimento especial ao prof. Vladimir A. Paulon por mostrar o caminho a ser seguido
na minha pesquisa colaborando em toda a parte experimental.
A profa. Rosa Cristina C. Lintz, CEATEC, PUC-Campinas, pelos socorros de última hora
e preciosas dicas para perfeita realização dos ensaios.
Aos professores: Gladis Camarini, Vladimir Antonio Paulon, Flavio Picchi, Stelamaris
Rolla Bertoli, Regina Coeli Ruschel, Mauro Augusto Demarzo, Newton de O. Pinto Jr. pela
cooperação e incentivo para execução deste trabalho.
Agradecimento muito especial aos técnicos do Laboratório de Estruturas e Materiais –
Unicamp: Ademir, o chefe, sempre encaixando meus ensaios, Marçal, excelência e precisão nos
ensaios, Luciano, confiabilidade nos módulos, Marcelo, auxiliando quando tudo parecia perdido,
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Fábio, sempre alerta para me socorrer, Rodolfo, o administrador das crises. Ao Carlão, Lab.
Hidráulica, colocando todo mundo para me ajudar.
Agradecimento aos técnicos do Laboratório de Solos da Unicamp e do Laboratório de
Materiais de Construção Civil do CESET-Limeira, pelo suporte nos equipamentos e dicas valiosas
nos ensaios de caracterização dos agregados.
Agradeço também os técnicos do Laboratório de Materiais de Construção da PUC-
Campinas: Fabiano, Igor, Valquíria e João, pela colaboração na dosagem experimental e nos
suporte nos moldes metálicos e materiais.
A todos da Secretaria de Pós-graduação da Unicamp por sempre se prontificarem a me
atender nas dúvidas e nos prazos.
A todos da Biblioteca da Área de Engenharia da Unicamp, pelo apoio na revisão
bibliográfica, através das citações, empréstimos de livros e boa vontade sempre a me atender.
A todos os demais funcionários da Faculdade de Engenharia Civil, Arquitetura e
Urbanismo pela amizade ao longo dos anos. Ao Sr. Saul pelo auxílio na logística do material.
Agradecimento em especial ao Sr. Humberto Barbato Neto, da Cerâmica Santa Terezinha
(CST), da cidade de Pedreira-SP, por ter acreditado neste trabalho e pela doação do material.
Agradeço também ao Sr. Gilberto (CST) pela colaboração na doação do material e ao Eng. Marcos
(CST), pela visita técnica e esclarecimentos das dúvidas.
A Holcim, em especial o Sr. Mezalira, pela doação do cimento utilizado na pesquisa.
Aos Srs. Iuca, Donatti e Valdecir, da Iuca Comércio de Materiais Elétricos, da cidade de
Mogi Mirim-SP, pela doação dos isoladores de porcelana inservíveis, agregados graúdos.
Ao Sr. Francisco J. Bernardes da Resdil – Refratários São Dimas, da cidade de Pedreira-
SP, pela moagem destes isoladores inservíveis.
Aos colegas de Pós-graduação, pela amizade.
A todos que de alguma forma colaboraram para a perfeita realização deste trabalho e eu
tenha cometido o lapso de aqui não ter citado.
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O conhecimento gera a produtividade e quando aprofundado cientificamente se reverte em
benefícios para o homem e ao meio ambiente.
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Resumo
CAMPOS, MARCO ANTONIO. Estudo do reaproveitamento de isoladores elétricos de porcelana como agregados em argamassas e concretos. Campinas: Faculdade de Engenharia Civil, Arquitetura e Urbanismo, Universidade Estadual de Campinas, 2009. 155p. Dissertação (Mestrado) - Faculdade de Engenharia Civil, Arquitetura e Urbanismo, UNICAMP, 2009.
Todo material de construção após certo tempo de uso apresenta um desgaste que compromete a sua eficiência, fazendo com que a substituição e o descarte sejam imprescindíveis. Os isoladores elétricos de porcelana, após um dado período de uso, perdem suas funções isoladoras, tendo necessidade de serem substituídos, e o seu descarte mensal pelas concessionárias do setor elétrico brasileiro atinge dezenas de toneladas. Em muitos casos o depósito destes isoladores é executado de forma desordenada havendo o comprometimento das áreas de preservação ambientais e de mananciais. Durante o processo de fabricação desses isoladores elétricos também são gerados resíduos, chegando até a 10% do total produzido, cujo descarte é feito no lixo pelas indústrias cerâmicas. Estes dois tipos de rejeitos causam na natureza um passivo de material que leva muitos anos para sua decomposição. Assim, a caracterização deste material cerâmico e o desenvolvimento de um estudo que viabilize seu emprego em substituição aos agregados comumente usados em argamassas e concretos, é uma alternativa para a racionalização do descarte desse material e preservação da natureza. Para o uso de resíduos dos isoladores de porcelana na construção civil é necessário sua moagem em granulometrias similares aos agregados graúdos e miúdos comuns. Este trabalho estudou dosagens de concreto e argamassa com substituições paulatinas de isoladores moídos, comparando algumas de suas propriedades com traços de referência feitos com agregados comuns. Para cada traço foram estudadas as propriedades mecânicas, a trabalhabilidade, a cura e a durabilidade. Pelo fato dos isoladores de porcelana terem características similares aos agregados comuns após a moagem, sua utilização em argamassas e concretos, para os traços moldados e tipos de cura realizados, substituindo parcialmente o agregado, foi bastante satisfatória, principalmente quando o agregado substituído foi o agregado miúdo.
Palavras Chave: resíduo de porcelana, materiais alternativos, reciclagem, concreto, isolador elétrico.
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Abstract
CAMPOS, MARCO ANTONIO. Reutilization study of porcelain electric insulator as aggregates in mortars and concretes. Campinas: Faculdade de Engenharia Civil, Arquitetura e Urbanismo, Universidade Estadual de Campinas, 2009. 155p. Dissertação (Mestrado) - Faculdade de Engenharia Civil, Arquitetura e Urbanismo, UNICAMP, 2009.
Every construction material after sometime of using presents wastages which compromises its efficiency and turns indispensable its substitution or disposal. Porcelain electrical insulators, after a certain time of use, lose their insulator functions and are needed to be substituted and its monthly disposal in the brazilian electric sector comes to more than ten tons. In many cases the deposit of these insulators is done in a messy way compromising the environment and springs. During the manufacturing process of these electric insulators, wastes are generated coming up to 10% of the total production and the disposal is done by the pottery industries in the garbage. These two types of rejection cause in nature a passive material which takes many years for its decomposition. Therefore the characterization of this pottery material and the development of a study substituting the aggregate materials used in mortars and concretes, is an alternative of the rationalization of the discard of this material and preservation of the environment. For the use of waste of the porcelain insulators in the civil construction, it is needed to grind them in grinders, similar to great and tiny common aggregates. This work studied concrete and mortar portions with gradual substitutions of ground insulators, comparing some of its properties with reference features done with common aggregates. For each feature were studied the mechanical properties, the working, the cure and the durability. Because of the porcelain insulators have similar characteristics to the common aggregates after the grind, their use in mortar and concretes for the feature patterns and types of cure performed, substituting partially the aggregates, it was quite satisfactory mainly when the substituted aggregate was the small aggregate.
Keywords: porcelain waste, alternative materials, recycling, concrete, electric insulator.
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LISTA DE FIGURAS Página Figura 1.1 – Isoladores de porcelana descartados na zona rural......................................................... 6 Figura 1.2 – Isoladores de porcelana jogados em terrenos baldios após a retirada da ferragem de seu interior..................................................................................................... 7 Figura 1.3 – Isoladores de porcelana descartados no leito do rio......................................................... 8 Figura 2.1 – Isoladores de apoio para subestações (a) e redes de distribuição (b)............................. 26 Figura 2.2 – Isoladores de suspensão...................................................................................................... 26 Figura 2.3 – Triângulo de composição da porcelana............................................................................. 27 Figura 2.4 – Cilindro rotativo horizontal (a) e massa já prensada (b) ............................................... 28 Figura 2.5 – Massa de porcelana de isoladores tipo suporte e torneação............................................ 29 Figura 2.6 – Processo de fabricação de isoladores de disco................................................................... 29 Figura 4.1 – Areia comum (a) e porcelana miúda (b)............................................................................ 57 Figura 4.2 – Distribuição granulométrica agregados miúdos............................................................... 58 Figura 4.3 – Brita 0 (a) e brita 1(b).......................................................................................................... 59 Figura 4.4 – Porcelana graúda utilizada (a) e sua forma lamelar (b).................................................. 59 Figura 4.5 – Distribuição granulométrica agregados graúdos.............................................................. 60 Figura 5.1 – Abatimento traço referência (a) e traço AG 75 (b).......................................................... 72 Figura 5.2 – Penetrômetro (a) e penetração (b)..................................................................................... 73 Figura 5.3 – Início e fim de pega............................................................................................................. 74 Figura 6.1 – Resistência à penetração (NBR NM 9:2003).................................................................... 84 Figura 6.2 – Resistência à compressão simples – Agregado miúdo – cura úmida............................. 85 Figura 6.3 – Evolução resistência à compressão simples – Agregado miúdo – Cura úmida............ 86 Figura 6.4 – Tipos de ruptura: cônica (a) e cônica e cisalhada (b)...................................................... 87 Figura 6.5 – Resistência à compressão simples – Agregado miúdo – cura ar livre............................ 88 Figura 6.6 – Evolução resistência à compressão simples – Agregado miúdo – Cura ar livre.......... 89 Figura 6.7 – Corpos-de-prova fissurados (a) e após a ruptura (b)...................................................... 90 Figura 6.8 – Resistência à compressão diametral – Agregado miúdo................................................. 91 Figura 6.9 – Corpos-de-prova de cura ao ar livre (a) e cura úmida (b).............................................. 92 Figura 6.10 – Esquema do equipamento para ensaio de tração na flexão.......................................... 93 Figura 6.11 – Resistência à tração na flexão – Agregado miúdo.......................................................... 94 Figura 6.12 – Corpos-de-prova de cura ao ar livre (a) e cura úmida (b)............................................ 94 Figura 6.13 – Módulo de elasticidade – Agregado miúdo – cura úmida............................................. 95 Figura 6.14 – Evolução módulo de elasticidade – Agregado miúdo – cura úmida............................. 96 Figura 6.15 – Comparação módulo de elasticidade – Agregado miúdo – cura úmida....................... 97 Figura 6.16 – Módulo de elasticidade – Agregado miúdo – cura ao ar livre....................................... 98
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Figura 6.17 – Evolução módulo de elasticidade – Agregado miúdo – cura ao ar livre..................... 99 Figura 6.18 – Ruptura ar livre (a) e úmida (b) após ensaios de deformação..................................... 99 Figura 6.19 – Comparação módulo de elasticidade – Agregado miúdo – cura ao ar livre............... 100 Figura 6.20 – Comparação resistência/módulo – Agregado miúdo – 7 dias...................................... 101 Figura 6.21 – Comparação resistência/módulo – Agregado miúdo – 28 dias.................................... 101 Figura 6.22 – Corpos-de-prova rompidos para medição da ascensão capilar................................... 102 Figura 6.23 – Total de água absorvida por capilaridade – Agregado miúdo..................................... 103 Figura 6.24– Capilaridade – Agregado miúdo...................................................................................... 105 Figura 6.25 – Altura capilar – Agregado miúdo................................................................................... 106 Figura 6.26 – Corpos-de-prova de cura ao ar livre (a) e de cura úmida (b)...................................... 107 Figura 6.27 – Resistência à compressão simples – Agregado graúdo – cura úmida......................... 108 Figura 6.28 – Evolução resistência à compressão simples – Agregado graúdo – cura úmida...................................................................................................................... 109 Figura 6.29 – Tipos de ruptura: cônica (a) e “esfarelamento” (b)....................................................... 110 Figura 6.30 – “Desprendimento” da porcelana (a) e da face vidrada (b)........................................... 111 Figura 6.31 – Resistência à compressão simples – Agregado graúdo – cura ar livre........................ 112 Figura 6.32 – Evolução resistência à compressão simples – Agregado graúdo – cura ao ar livre................................................................................................................ 113 Figura 6.33 – Corpos-de-prova rompidos (a) e detalhe da ruptura cisalhada (b)............................. 114 Figura 6.34 – Resistência à compressão diametral – Agregado graúdo.............................................. 115 Figura 6.35 – Corpos-de-prova de cura ao ar livre (a) e cura úmida (b)............................................ 116 Figura 6.36 – Resistência à tração na flexão – Agregado graúdo........................................................ 117 Figura 6.37 – Corpos-de-prova rompidos (a) e detalhe contorno da porcelana (b)........................... 118 Figura 6.38 – Módulo de elasticidade – Agregado graúdo – cura úmida........................................... 119 Figura 6.39 – Evolução módulo de elasticidade – Agregado graúdo – cura úmida........................... 120 Figura 6.40 – Comparação módulo de elasticidade – Agregado graúdo – cura úmida..................... 120 Figura 6.41 – Módulo de elasticidade – Agregado graúdo – cura ao ar livre..................................... 121 Figura 6.42 – Evolução módulo de elasticidade – Agregado graúdo – cura ao ar livre.................... 122 Figura 6.43 – Ruptura cisalhada cura ao ar livre (a) e cônica cura úmida (b).................................. 123 Figura 6.44 – Comparação módulo de elasticidade – Agregado graúdo – cura ao ar....................... 123 Figura 6.45 – Comparação resistência/módulo – Agregado graúdo – 7 dias..................................... 124 Figura 6.46 – Comparação resistência/módulo – Agregado graúdo – 28 dias................................... 124 Figura 6.47 – Total de água absorvida por capilaridade – Agregado graúdo................................... 125 Figura 6.48 – Corpos-de-prova após ensaio de capilaridade, traço AG 50 U (a) e AG 100 U (b).... 126 Figura 6.49 – Capilaridade – Agregado graúdo.................................................................................... 128 Figura 6.50 – Altura capilar – Agregado graúdo.................................................................................. 129 Figura 6.51 – Corpos-de-prova de cura ao ar livre (a) e de cura úmida (b)....................................... 130 Figura 6.52 – Resistência à compressão simples – Argamassa do concreto....................................... 131 Figura 6.53 – Evolução resistência à compressão simples – Argamassa do concreto........................ 133 Figura 6.54 – Ruptura do tipo cônica e cisalhada nas argamassas..................................................... 133 Figura 6.55 – Total de água absorvida por capilaridade – Argamassa do concreto......................... 135 Figura 6.56 – Capilaridade – Argamassa do concreto.......................................................................... 135 Figura 6.57 – Altura capilar – Argamassa do concreto........................................................................ 136
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LISTA DE TABELAS
Página Tabela 2.1 – Dados setoriais – Isoladores de porcelana........................................................................ 14 Tabela 3.1 – Características dos agregados........................................................................................... 42 Tabela 3.2 – Propriedades mecânicas do concreto fresco e endurecido.............................................. 43 Tabela 4.1 – Ensaios físicos cimento CP V ARI..................................................................................... 56 Tabela 4.2 – Ensaios químicos cimento CP V ARI................................................................................ 56 Tabela 4.3 – Distribuição granulométrica agregados miúdos............................................................... 57 Tabela 4.4 – Ensaios físicos agregados miúdos....................................................................................... 58 Tabela 4.5 – Distribuição granulométrica agregados graúdos.............................................................. 60 Tabela 4.6 – Ensaios físicos agregados graúdos...................................................................................... 61 Tabela 4.7 – Quantidades de materiais (kg) para o traço 1: 2: 1,5: 1,5: 0,47...................................... 63 Tabela 4.8 – Quantidades de materiais para cada dosagem – 0,090 m³ de concreto.......................... 63 Tabela 4.9 – Quantidades materiais (kg) – Substituição agregado miúdo.......................................... 65 Tabela 4.10 – Quantidades materiais (kg) – Substituição agregado graúdo....................................... 65 Tabela 5.1 – Valores ensaio de abatimento............................................................................................ 71
Tabela 5.2 – Tempo decorrido de início e fim de pega.......................................................................... 74 Tabela 5.3 – Resultados ensaios substituição agregado miúdo (areia) – cura úmida........................ 76 Tabela 5.4 – Comparação resultados traços agregado miúdo/referência – cura úmida................... 76 Tabela 5.5 – Resultados ensaios substituição agregado miúdo (areia) – cura ar livre...................... 77 Tabela 5.6 –Comparação resultados traços agregado miúdo/referência – cura ao ar livre............. 77 Tabela 5.7 – Resultados ensaios substituição agregado graúdo (brita 1) – cura úmida.................... 78 Tabela 5.8 – Comparação resultados traços agregado graúdo/referência – cura úmida.................. 78 Tabela 5.9 – Resultados ensaios substituição agregado graúdo (brita 1) – cura ar livre.................. 79 Tabela 5.10 –Comparação resultados traços agregado graúdo/referência – cura ao ar livre.......... 79 Tabela 5.11 – Resultados ensaios argamassa do concreto.................................................................... 80 Tabela 5.12 –Comparação resultados argamassa do concreto/referência.......................................... 81 Tabela 6.1 – Absorção por capilaridade – Agregado miúdo................................................................ 103 Tabela 6.2 – Absorção por capilaridade – Agregado graúdo............................................................... 125 Tabela 6.3 – Absorção por capilaridade – Argamassa do concreto..................................................... 134 . Tabela 7.1 – Custo mensal moagem isolador de porcelana.................................................................. 138 Tabela 7.2 – Valores agregados comuns e isoladores de porcelana moídos........................................ 139
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SUMÁRIO
CAPÍTULO 1: INTRODUÇÃO................................................................................................. 1 1.1 APRESENTAÇÃO.......................................................................................................... 1 1.2 A QUESTÃO DO LIXO DA CONSTRUÇÃO CIVIL................................................ 2 1.3 GESTÃO DE RESÍDUOS.............................................................................................. 9 1.4 OBJETIVOS.................................................................................................................... 10 1.4.1 Objetivo Geral................................................................................................................. 10 1.4.2 Objetivo Específico.......................................................................................................... 10
CAPÍTULO 2: AGREGADOS CERÂMICOS........................................................................ 13 2.1 O SETOR CERAMISTA............................................................................................... 13 2.2 PROPRIEDADES DAS CERÂMICAS....................................................................... 16 2.2.1 Histórico da Cerâmica..................................................................................................... 16 2.2.2 Matérias-Primas.............................................................................................................. 17 2.2.2.1 Argila................................................................................................................................. 18 2.2.2.2 Caulim............................................................................................................................... 20
2.2.2.3 Feldspato........................................................................................................................... 21
2.2.2.4 Quartzo.............................................................................................................................. 21
2.2.3 Propriedades das Cerâmicas Vermelhas...................................................................... 22 2.2.4 Propriedades das Cerâmicas Brancas.......................................................................... 23 2.3 ISOLADORES ELÉTRICOS DE PORCELANA..................................................... 25 2.3.1 Definições......................................................................................................................... 25 2.3.2 Composição Química...................................................................................................... 26 2.3.3 Processo de Fabricação.................................................................................................. 28 2.3.4 Classificação quanto à reciclagem e reutilização dos isoladores de porcelana......... 30 CAPÍTULO 3: CONCRETO E ARGAMASSAS COM MATERIAIS ALTERNATIVOS........................................................................................... 31 3.1 MATERIAIS ALTERNATIVOS................................................................................. 31 3.2 A RECICLAGEM.......................................................................................................... 32 3.3 CONCRETO E ARGAMASSA COM PORCELANA.............................................. 34 3.3.1 Concreto com Porcelana................................................................................................ 34 3.3.2 Argamassa com Porcelana............................................................................................. 44 3.4 CONCRETO E ARGAMASSA COM CERÂMICA................................................. 46
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3.4.1 Concreto com Cerâmica................................................................................................. 46 3.4.2 Argamassa com Cerâmica.............................................................................................. 48 3.5 CONCRETO E ARGAMASSA COM RESÍDUOS DE CONSTRUÇÃO E DEMOLIÇÃO (RCD)................................................................................................ 50 3.5.1 Concreto com RCD........................................................................................................ 50 3.4.2 Argamassa com RCD..................................................................................................... 51 3.5 ATIVIDADE POZOLÂNICA DAS CERÂMICAS................................................... 52 CAPÍTULO 4: METODOLOGIA EXPERIMENTAL......................................................... 55 4.1 CARACTERIZAÇÃO DOS MATERIAIS................................................................. 55 4.1.1 Cimento............................................................................................................................ 55 4.1.2 Agregados Miúdos........................................................................................................... 56 4.1.3 Agregados Graúdos......................................................................................................... 59 4.2 METODOLOGIA DOS ENSAIOS COM CONCRETO............................................ 62 4.2.1 Determinação do Traço.................................................................................................. 62 4.2.2 Descrição das Séries de Ensaios..................................................................................... 63 4.2.2.1 Concreto com Isolador de Porcelana Moído.................................................................... 63 4.2.2.2 Argamassa do Concreto.................................................................................................... 65
4.2.3 Moldagem dos Corpos-de-prova................................................................................... 66 4.2.3.1 Concreto com Isolador de Porcelana Moído.................................................................... 66 4.2.3.2 Argamassa do Concreto.................................................................................................... 67 4.3 ENSAIOS COM CONCRETO..................................................................................... 68 4.3.1 Concreto no Estado Fresco............................................................................................ 68 4.3.2 Concreto no Estado Endurecido: Ensaios Mecânicos................................................. 68 4.4 ENSAIOS COM ARGAMASSA DO CONCRETO................................................... 69 CAPÍTULO 5: RESULTADOS DOS ENSAIOS................................................................... 71 5.1 CONCRETO NO ESTADO FRESCO........................................................................ 71 5.1.1 Ensaio de Abatimento.................................................................................................... 71 5.1.2 Ensaio de Início e Fim de Pega...................................................................................... 72 5.2 CONCRETO NO ESTADO ENDURECIDO............................................................ 75 5.2.1 Substituição Agregado Miúdo....................................................................................... 76 5.2.2 Substituição Agregado Graúdo..................................................................................... 78 5.3 ARGAMASSA DO CONCRETO................................................................................ 80 CAPÍTULO 6: RESULTADOS DOS ENSAIOS................................................................... 83 6.1 CONCRETO NO ESTADO FRESCO........................................................................ 83 6.1.1 Ensaio de Abatimento.................................................................................................... 83 6.1.2 Ensaio de Início e Fim de Pega...................................................................................... 83 6.2 CONCRETO NO ESTADO ENDURECIDO............................................................ 85 6.2.1 Substituição Agregado Miúdo...................................................................................... 85 6.2.1.1 Resistência à compressão simples.................................................................................... 85 6.2.1.2 Resistência à compressão diametral................................................................................. 90
6.2.1.3 Resistência à tração na flexão.......................................................................................... 92
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6.2.1.4 Módulo de elasticidade..................................................................................................... 95
6.2.1.5 Ensaios de capilaridade.................................................................................................... 102
6.2.2 Substituição Agregado Graúdo..................................................................................... 107 6.2.2.1 Resistência à compressão simples.................................................................................... 107 6.2.2.2 Resistência à compressão diametral................................................................................. 114
6.2.2.3 Resistência à tração na flexão.......................................................................................... 117 6.2.2.4 Módulo de elasticidade..................................................................................................... 118
6.2.2.5 Ensaios de capilaridade.................................................................................................... 125
6.3 ARGAMASSA DO CONCRETO................................................................................ 131 6.3.1 Resistência à Compressão Simples................................................................................ 131 6.3.2 Ensaios de Capilaridade................................................................................................. 134 CAPÍTULO 7: VIABILIDADE ECONÔMICA..................................................................... 137 CAPÍTULO 8: CONCLUSÕES................................................................................................ 141 8.1 CONCRETO COM PORCELANA............................................................................. 141 8.1.1 Substituição do Agregado Miúdo.................................................................................. 141 8.1.2 Substituição do Agregado Graúdo................................................................................ 142 8.2 ARGAMASSA DO CONCRETO................................................................................ 144 8.3 CONTINUIDADE DA PESQUISA............................................................................. 145 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS..................................................................................... 147
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CAPÍTULO 1: INTRODUÇÃO
1.1 APRESENTAÇÃO
O recente crescimento, com pouco mais de cinco décadas, da população residente em
zonas urbanas no Brasil provocou uma grande expansão imobiliária em quase todas as regiões
nacionais. Este avanço foi nas áreas residencial, industrial e comercial, causando grandes
impactos nas indústrias de base da construção civil.
Assim, o que mais causa transtornos para a sociedade é a questão referente à quantidade
de lixo e resíduos gerados pela população em geral, e também a falta de locais apropriados para
seu descarte, comprometendo áreas de preservação ambiental e de mananciais, além de haver
poucos programas de reciclagem e reuso destes resíduos.
A produção anual brasileira de isoladores elétricos de porcelana é da ordem de 30.000
toneladas, e só a perda de material fica em torno de 10% do total produzido. Além desta perda, há
os isoladores inservíveis, cujo descarte pela concessionária elétrica da região de Campinas gira
em torno de 25 toneladas ao mês. Todo este material é descartado no lixo, segundo dados da
própria concessionária.
Com uma metodologia de reciclagem de isoladores elétricos de porcelana para uso em
concretos e argamassas , em substituição aos agregados, poderá haver redução da extração dos
agregados comumente empregados nos concretos e argamassas, além de uma destinação mais
nobre para os resíduos deste material, diminuindo sobremaneira o volume nos depósitos de lixo.
2
1.2 A QUESTÃO DO LIXO DA CONSTRUÇÃO CIVIL
Ao se falar em resíduos o primeiro pensamento que vem a cabeça são os descartes da
construção, os materiais de demolição, os chamados entulhos das caçambas espalhadas pelo
Brasil afora.
Mas não são só estes entulhos que são gerados com a especulação urbana brasileira, por
exemplo. Para se construir uma usina hidrelétrica de concreto compactado com rolo são efetuadas
inicialmente inúmeras pistas de concreto compactado com rolo para a aceitação ou não do traço
de concreto a ser usado, que após o uso são descartadas.
O aumento das cidades resultou em um maior número de veículos nas ruas levando a
uma degradação mais rápida do pavimento asfáltico, pavimento este que ao ser trocado não
possui local apropriado para despejo.
Um fator que merece destaque na questão do reuso são os materiais descartados pelo
controle de qualidade das indústrias, descartes que podem chegar até a 30% do total produzido,
englobando todos os materiais de construção como o poste de iluminação de concreto da rua até o
vidro das esquadrias, todos os setores possuem uma dada perda.
Todo este descarte gerado, seja durante o processo de fabricação, no teste de qualidade
do material ou a troca deste por outro mais moderno e de melhor qualidade resulta em entulhos
que, em muitas de nossas cidades, são dispostos desordenadamente em áreas de proteção
ambiental e de mananciais acarretando danos irreversíveis para a natureza.
3
Pode ocorrer a obstrução de canais e nascentes de água; destruição da mata ciliar de rios
e córregos; proliferação de animais nocivos a saúde humana, pois estes entulhos formam abrigos
ideais para sua reprodução, entre tantos outros danos ao ambiente.
Este entulho, gerado na construção civil ou nas indústrias, em inúmeras cidades é levado
para aterros sanitários, que além de ser o processo mais antigo é também o que demanda menores
gastos financeiros com sua implantação e manutenção.
Esses descartes em muitos casos são depositados conjuntamente com o lixo doméstico
produzido, podendo gerar vários problemas ambientais. No próprio aterro sanitário os entulhos
são empregados para recobrir a camada de lixo, com o propósito de evitar a exalação de odores
desagradáveis (FELLENBERG, 1980).
A criação do Estatuto das Cidades, Lei Federal nº 10.257 (BRASIL, 2001), promulgada
em 10/07/2001, determinou novas e importantes diretrizes para o desenvolvimento sustentado
dos aglomerados urbanos no País.
Este estatuto prevê a necessidade de proteção e preservação do meio ambiente natural e
construído, com uma justa distribuição dos benefícios e ônus decorrentes da urbanização,
exigindo que os municípios adotem políticas setoriais articuladas e sintonizadas com o seu Plano
Diretor. Uma dessas políticas setoriais, que pode ser destacada, é a que trata da gestão dos
resíduos sólidos.
A aprovação da Resolução nº 307, de 05/07/2002, (BRASIL, 2002), pelo Conselho
Nacional do Meio Ambiente – CONAMA, definiu as responsabilidades e deveres, tornando
obrigatória em todos os municípios do país e no Distrito Federal a implantação pelo poder
público local de Planos Integrados de Gerenciamento dos Resíduos da Construção Civil, como
forma de eliminar os impactos ambientais decorrentes do descontrole das atividades relacionadas
à geração, transporte e destinação desses materiais.
A Resolução 307 também determina para os geradores a adoção, sempre que possível,
de medidas que minimizem a geração de resíduos e sua reutilização ou reciclagem; ou, quando
4
for inviável, que eles sejam reservados de forma segregada para posterior utilização (CAIXA,
2005).
Após a publicação da Resolução 307 do CONAMA a sociedade passou a tratar melhor
da disposição destes materiais. Entretanto, esta resolução se apega aos resíduos gerados durante a
obra de construção, mas que perfeitamente pode ser estendida para os materiais descartados
durante o processo fabril.
As disposições irregulares, geralmente em grande número, resultam na maioria das
vezes de pequenas obras ou reformas realizadas pelas camadas da população urbana mais carente
de recursos, por processos de autoconstrução, e que não dispõem de recursos financeiros para a
contratação dos agentes coletores formais que atuam no setor. Os principais danos são, segundo
SindusCon-SP (2005):
- Degradação das áreas de manancial e de proteção permanente;
- Proliferação de agentes transmissores de doenças;
- Assoreamento de rios e córregos;
- Obstrução dos sistemas de drenagem: piscinões, sarjetas, galerias entre outros;
- Ocupação de vias e logradouros públicos por resíduos, gerando problemas na
circulação de pessoas e veículos, degradando a paisagem urbana;
- Existência e acúmulo de resíduos que podem gerar riscos por sua periculosidade, e;
- Colocação em risco da estabilidade de encostas e comprometimento da drenagem
urbana.
Há municípios que com a intenção de diminuir um pouco destes impactos recolhem e
transportam por conta própria os resíduos até um aterro municipal. Isto gera uma acomodação
dos munícipes, pois estes não irão se conscientizar da importância da reciclagem e da reutilização
dos entulhos, visto que são atendidos pela coleta pública municipal.
É importante destacar ainda que, com grande freqüência, as disposições descontroladas
dos entulhos provocam o lançamento clandestino de outros tipos de resíduos não inertes, de
origem doméstica e industrial, acelerando a degradação ambiental e tornando ainda mais
5
complexa e cara a possibilidade de sua recuperação futura (CAIXA, 2005; SINDUSCON-SP,
2005).
A indústria cerâmica que engloba desde o tijolo cerâmico, passando pelos revestimentos
e louças sanitárias atingindo os isoladores elétricos de porcelana, possui um elevado descarte de
material durante sua fabricação e transporte, e também por sua substituição durante os períodos
de manutenção previstos.
Novamente chega-se a questão da disposição desta cerâmica e devido à inexistência de
políticas públicas que disciplinam e ordenam os fluxos da destinação dos resíduos nas cidades,
ligada ao descompromisso dos geradores tanto no manejo como na destinação dos resíduos,
ocasionam danos muitas vezes irreversíveis, como o número significativo de áreas degradadas, na
forma de bota-foras clandestinos ou de disposições irregulares.
O descarte dos isoladores elétricos de porcelana na natureza é fator preocupante tanto
para seus fabricantes como para a sociedade como um todo, pois pode-se observar que sua
disposição ocorre em todo e qualquer ambiente.
Nota-se que muitas vezes estes isoladores são descartados em meio a entulhos de
construção, figuras 1.1 e 1.2, em terrenos baldios e estradas rurais. Entretanto, apesar de ser um
material cerâmico, alguns isoladores podem conter em seu interior materiais nocivos ao
ambiente.
Outro ponto importante é que estes isoladores são muitas vezes quebrados para a retirada
da ferragem que há em seu interior, material este de fácil e boa venda, tendo o corpo de cerâmica
descartado na natureza até com restos deste ferro. Esta prática é mais comum em empresas
compradoras de sucatas elétricas e transformadores usados em geral.
6
Figura 1.1 – Isoladores de porcelana descartados na zona rural.
7
Figura 1.2 – Isoladores de porcelana descartados em terrenos baldios após a retirada da ferragem de seu interior.
Outro local de descarte para estes isoladores são os rios, pois pressupõem, os
responsáveis por esta ação, que ao descartar estas peças no leito do rio, as águas se encarregarão
de levá-las a um local distante, passando a responsabilidade para outra localidade, fato este não
constado na figura 1.3, pois como estes isoladores são materiais de elevada massa, necessita-se de
forte correnteza para sua descida rio abaixo.
8
Figura 1.3 – Isoladores de porcelana descartados no leito do rio.
9
1.3 GESTÃO DE RESÍDUOS
A urbanização do Brasil ocorreu de forma mais intensa nos últimos 50 anos onde
passamos a ter 82 % da população morando em cidades. Toda esta urbanização repentina trouxe
consigo inúmeros danos para as cidades brasileira, compreendendo as periferias longínquas e
desprovidas de serviços e equipamentos urbanos essenciais; favelas, invasões, vilas e alagados
nascem e se expandem; a retenção especulativa de terrenos constante; o adensamento e a
verticalização freqüentes e sem precedentes; a poluição de águas, do solo e do ar; dentre outros
aspectos variados e negativos (OLIVEIRA, 2001).
Na construção civil tem-se notado um grande avanço na questão de reuso e reciclagem
de materiais descartados por uma obra ou processo de fabricação, assim, a
Resolução 307 do CONAMA, Brasil (2002), definiu os resíduos da construção civil em classes:
Classe A: reutilizáveis e recicláveis (solos, tijolos, telhas, placas de revestimentos), Classe B:
recicláveis para outra destinação (plásticos, papel/papelão, metais, vidros, madeiras etc.), Classe
C: não recicláveis e Classe D: perigosos (amianto, tintas, solventes, óleos, resíduos
contaminados - reformas de clínicas radiológicas e unidades industriais).
Faltam no país dispositivos legais, como uma Política Nacional de Resíduos Sólidos que
discipline e incentive a elaboração e a implementação de planos de gestão integrados consistentes
e compatíveis com as peculiaridades locais criando um uso sustentável dos resíduos sólidos.
Pressupõe-se desta forma reduzir o uso de matérias-primas e energia, reutilizar produtos e
reciclar materiais, o que vem ao encontro do princípio dos 3 Rs, apresentado na Agenda 21
(CAIXA, 2005): Redução (do uso de matérias-primas e energia, e do desperdício nas fontes
geradoras), Reutilização direta dos produtos, e Reciclagem de materiais. Para atingir tal meta, é
imprescindível a implantação de uma eficiente coleta seletiva (CAIXA, 2005).
10
1.4 OBJETIVOS
1.4.1 Objetivo Geral
Estudar dosagens e propriedades de concretos e argamassas, nos estados fresco e
endurecido, que viabilizem o emprego de rejeitos de isoladores elétricos de porcelana passados
por processo de moagem, em substituição aos agregados convencionalmente empregados na
construção civil em concretos e argamassas.
1.4.2 Objetivo Específico
Substituir os agregados convencionalmente utilizados na construção civil: agregados
miúdo e graúdo, areia e brita 1, por isoladores de porcelana moídos, nas porcentagens de
substituição em massa de: 25%, 50%, 75% e 100%, e comparar as seguintes propriedades com o
concreto convencional de referência com todos os agregados comuns:
- trabalhabilidade: consistência, início e fim de pega;
- cura;
- resistência à compressão simples;
- resistência à tração na compressão diametral;
- resistência à tração na flexão;
- módulo de elasticidade, e;
- capilaridade.
Há de ser feita uma comparação inicial na caracterização dos materiais, quanto a:
- massa específica;
11
- massa unitária;
- capacidade de absorção de água;
- presença de materiais orgânicos;
- resistência à compressão, e;
- presença de materiais pulverulentos.
Analisar também a influência da argamassa do concreto com isoladores de porcelana
moídos miúdos em substituição a areia nas porcentagens de 25%, 50% 75% e 100%, comparando
suas propriedades com a argamassa do concreto referência quanto:
- resistência à compressão simples, e;
- capilaridade.
13
CAPÍTULO 2: AGREGADOS CERÂMICOS
2.1 O SETOR CERAMISTA
No setor ceramista há tempos atrás, a produção de seus produtos era artesanal. Assim,
não se seguiam padrões tanto para a fabricação como pelos serviços prestados. Com o advento da
revolução industrial, tudo se modificou, surgindo máquinas, processos, padronizações e normas,
sempre focados em transformar as matérias-primas em produtos acabados de boa qualidade.
Muitas empresas do tipo olarias, ainda produzem seus produtos de forma arcaica, com
uma mão-de-obra não qualificada, geralmente operários desempregados ou provenientes de
atividades agrícolas na entressafra, não oferecendo assim produtos com qualidade. Como na
maioria das vezes os produtos produzidos são de baixo valor agregado, é natural encontrar olarias
de tijolos e blocos cerâmicos em quase todo o Brasil, com produtos fabricados sem nenhum
controle de qualidade (SOUZA; ARICA, 2006).
As estratégias de mercado e produtivas nos principais pólos produtivos de revestimentos
cerâmicos foi tema de estudo de Nogueira et al. (2001). Neste trabalho os autores realizaram uma
pesquisa com produtores de revestimentos cerâmicos dos estados de Santa Catarina e São Paulo.
Os autores observaram diferenças de tipos e níveis de produção mesmo entre empresas da mesma
região e tipo de produto e mercado. Assim, o setor ceramista é passível de mudanças benéficas
em relação a produção, controle de qualidade, e principalmente produtos de elevada qualidade,
resultando em menores quantidades de rejeitos gerados.
Segundo Souza (2003), algumas regiões se destacam pela produção de apenas um tipo
de cerâmica, como a cidade de Pedreira, no interior do Estado de São Paulo, onde tem-se um
14
elevado número de cerâmicas produtoras de porcelana, com plantas fabris de algumas das
maiores produtoras de isoladores elétricos de porcelana do Brasil. Estas cerâmicas produzem
porcelanas doméstica (porcelana de mesa) e elétrica (isoladores). Haviam 135 cerâmicas
registradas no ano de 2002, sendo esta a principal atividade econômica do município, tornando a
cidade conhecida como a “Capital Da Porcelana”.
A mão-de-obra utilizada para produção da porcelana elétrica é mais qualificada que a da
produção de porcelana doméstica. Observa-se que nas cerâmicas produtoras de isoladores de
porcelana boa parte da produção é automatizada, tendo grandes fornos para a queima dos
materiais e um controle de qualidade do produto acabado rigoroso (SOUZA, 2003).
Alguns dados setoriais da produção de isoladores elétricos de porcelana, do ano de 2003,
conforme levantamento da Associação Brasileira de Cerâmica (ABCERAM, 2007), são
apresentados na tabela 2.1.
Tabela 2.1 - Dados setoriais – Isoladores de porcelana (ABCERAM, 2007). ISOLADORES ELÉTRICOS DE PORCELANA
Número de Empresas 6
Número de Fábricas 9
Capacidade Instalada (t/ano) 44.000
Produção (t/ano) 28.000
Faturamento (US$ milhões) 39
Exportação (US$ milhões) 13
Importação (US$ milhões) 1,2
Empregos Diretos 1.700
Considerando uma produção média atual de 35.000 toneladas/ano de isoladores de
porcelana, com um descarte da ordem de 5%, sendo que 75% do total produzido serve com
material de substituição das instalações já existentes, tem-se um descarte da ordem de 30.000
toneladas/ano de porcelana.
Outro fator é que o pólo fabril de isoladores de porcelana concentra-se na cidade de
Pedreira-SP na região Metropolitana de Campinas-SP, com 4 empresas e 7 fábricas,
15
concentrando cerca de 80% da produção nacional. Levando em conta que os fabricantes de
isoladores são os responsáveis em dar um destino mais nobre as peças trocadas, a cidade de
Pedreira-SP tem um passivo de cerca de 25.000 toneladas/ano de isoladores de porcelana
inservíveis.
Porcelana esta que ao ser moída em granulometria similar ao agregado comum miúdo,
poderia substituir 32% de toda areia utilizada anualmente na construção civil na região
metropolitana da Campinas-SP, com mais de 2 milhões de habitantes, já que em muitas indústrias
cerâmicas produtoras de isoladores elétricos a reutilização básica dos isoladores em
desconformidade é em aterros e sub-base de pavimentação, não suprindo a totalidade de
isoladores inservíveis gerados.
Algumas empresas passaram a utilizar na mistura crua cerca de 3% de isoladores
finamente moídos em substituição a argila. Há também o reuso de isoladores não queimados –
“crus”, isto é, utilização de 7% de isoladores já conformados e não queimados na massa de
porcelana. Já na produção de tijolos refratários, há uma substituição de até 5% dos materiais
calcinados pelos isoladores elétricos de porcelana finamente moídos.
16
2.2 PROPRIEDADES DAS CERÂMICAS
2.2.1 Histórico da Cerâmica
Em Kazmierczak (2007), o emprego de produtos cerâmicos remete a milhares de anos,
visto a grande quantidade de vasilhas cerâmicas encontradas por arqueólogos pelo mundo, até na
Torre de Babel foram utilizados tijolos cerâmicos. Até hoje em escavações arqueológicas
encontram-se vestígios de potes cerâmicos com idades superiores a dez mil anos.
O emprego da cerâmica surgiu pela escassez de pedra, assim esta era obtida cozinhando
a argila ao Sol e posteriormente em fornos. Várias civilizações antigas tinham conhecimentos e
técnicas apuradas para o uso da argila, destacando os assírios e caldeus, com o uso de tijolos em
obras monumentais.
Os romanos utilizavam tijolos revestidos por gesso ou pedra, porém a arquitetura árabe é
a mais conhecida frente o emprego dos tijolos cerâmicos. Por volta do século VII os chineses
passaram a produzir a porcelana, já a louça branca, de resistência inferior a porcelana, começou a
ser produzida no século XVIII pelos ingleses (KAZMIERCZAK, 2007).
Entretanto, apenas no ano de 1666, quando Londres foi atingida por um grande incêndio,
destruindo grande número de casas de madeira, é que o uso do tijolo cerâmico foi mais difundido
e utilizado. Mas, com o surgimento do concreto armado e das estruturas metálicas, o tijolo passou
de material estrutural para elemento de vedação.
Mesmo assim, o mercado de produtos cerâmicos não ficou restrito aos tijolos maciços,
novos tipos de tijolos e até outros materiais de construção tem a argila como principal matéria-
17
prima, caso das peças de revestimentos cerâmicos, pisos e azulejos, que a cada ano tornam-se
mais resistentes e duradouras, sendo comum hoje encontrarmos no mercado pisos e azulejos
cerâmicos idênticos a granitos e mármores.
O desenvolvimento tecnológico permitiu recentemente o surgimento da cerâmica de alta
tecnologia que suporta temperaturas extremamente elevadas com grande resistência mecânica.
Estas cerâmicas são utilizadas setores como a indústria aeroespacial, eletrônica e nuclear
(PETRUCCI, 1976; BAUER, 1994; KAZMIERCZAK, 2007).
2.2.2 Matérias-Primas
Os materiais cerâmicos, conforme Van Vlack (1973), apresentam elevado módulo de
elasticidade maior que outros materiais, e com temperatura de fusão próxima a 1000°C.
Entretanto, como as cerâmicas são materiais não-dúcteis apresentam assim, uma elevada
resistência à compressão, não se rompendo por deslizamento. As principais matérias-primas dos
produtos cerâmicos são encontradas na natureza, sendo utilizadas de forma natural ou após
receberem algum tipo de beneficiamento ou processamento.
As matérias-primas utilizadas em produtos de larga escala de produção como tijolos,
refratários, pisos e porcelanas recebem pouco beneficiamento. Cabendo aos produtos de
aplicação em pequena escala, como ferramentas de corte, cerâmicas eletrônicas e eletrotécnicas,
uma beneficiamento mais intenso. Este beneficiamento vai desde uma simples britagem, para a
matéria-prima atingir a granulometria desejada para sua aplicação, até a separação magnética
para a retirada de impurezas ferrosas e flotação quando se pretende separar grãos maiores e de
diferentes densidades.
Todo o material precisa ser peneirado para determinação de sua granulometria e também
para ocorrer a perfeita união entre as partículas (VAN VLACK, 1973). As cores das cerâmicas
são obtidas a partir da mistura de vários óxidos de metais como ferro, cobalto, cromo entre
outros. A plasticidade das cerâmicas, obtidas após a mistura das argilas e demais matérias-primas
18
com água, depende basicamente das composições mineralógica e granulométrica de seus
componentes, quanto menor a granulometria melhor a plasticidade e trabalhabilidade, pois os
grãos se arranjam melhor.
2.2.2.1 Argila
Com base em Van Vlack (1973); Petrucci (1976); Komar (1987); Bauer (1994);
Kazmierczak (2007), a principal matéria-prima dos produtos cerâmicos é a argila. A argila é um
material terroso natural constituído por argilominerais, principalmente silicatos de alumínio
hidratados, podendo conter outros minerais como quartzo, feldspato, mica, pirita e hematita, além
de impurezas e matérias orgânicas.
As argilas são formadas na crosta terrestre pela desintegração de rochas ígneas sob a
ação constante dos agentes atmosféricos, sendo formadas principalmente nos feldspatos, mais
comum e em gnaisses e micaxistos. Ao ser extraída da natureza esta é britada e selecionada,
eliminando as impurezas.
São também caracterizadas por sua baixa granulometria, com a maioria de seus grãos
com diâmetros inferiores à 2 μm, grãos estes que mais influenciam suas propriedades. Com a
correta quantidade de água a argila se transforma em uma pasta plástica, conservando sua forma
moldada, secando e endurecendo sob a ação do calor.
Vários são os ensaios para sua caracterização, sendo o principal ensaio para
determinação da composição química a fluorescência de raios X, podendo também serem
realizados os ensaios de difração de raios X, análise térmica, microscopia ótica e eletrônica.
O conhecimento das impurezas presentes nas argilas é importante, pois estas podem
interferir na porosidade da peça, acarretando em perda de sua resistência. A caracterização física
das argilas é obtida pelos ensaios de distribuição granulométrica e plasticidade
(KAZMIERCZAK, 2007). As argilas são classificadas em dois tipos quanto sua estrutura,
segundo Van Vlack (1973):
19
- estrutura laminar ou foliácea: usadas na fabricação dos produtos cerâmicos, e;
- estrutura fibrosa.
Já em relação ao seu emprego são três os níveis de classificação:
- infusíveis: constituídas basicamente de caulim puro e após o cozimento ficam brancas,
são utilizadas em porcelanas;
- refratárias: são empregadas em revestimentos de fornos, e;
- fusíveis: as mais utilizadas, as figulinas são bases para a produção de tijolos e telhas,
os grés são empregadas em materiais sanitários, as margas são utilizadas na produção de cimento,
e a ferruginosa também são usadas em tijolos e telhas.
Em relação a plasticidade as argilas são dividas em dois tipos:
- gordas: mais plásticas e com maior deformação ao cozimento, e ;
- magras: possuem excesso de sílica, sendo mais porosas e frágeis.
As ações térmicas nas argilas produzem vários fatores, conforme Van Vlack (1973),
como:
- perda de peso: de natureza física ocorrendo a variação da densidade, porosidade,
dureza, resistência, plasticidade, textura, condutibilidade térmica e elétrica. De natureza química:
desidratação, decomposição, formação de novos compostos;
- efeitos do calor: as alterações físicas das argilas ocorrem até a temperatura de 600°C,
perdendo a água de amassamento, desta temperatura até 950°C, começam as alterações químicas,
como a desidratação química, perda da água de constituição, endurecendo a argila, ocorre
também a queima das materiais orgânicas e a oxidação, quando os carbonetos são calcinados.
Acima de 950°C começa a vitrificação, com a sílica e areia formando pequenas quantidades de
vidros. Esta quantidade de vidro queimada é que determinará a qualidade da cerâmica, pois
quantos mais vidros formados maior a dureza, resistência e compactação da cerâmica;
20
- variações dimensionais: quando a argila perde água de amassamento, esta tende a se
dilatar. Porém, com a perda da água de sua constituição esta passa a se contrair, contraindo ainda
mais quando atinge o estado amorfo e de cristalização, e;
- porosidade: quanto maiores os grãos de argilas maiores os poros, e sendo estes grãos
cada vez menores, menores também seus poros.
A presença de impurezas nas argilas pode trazer melhora de sua resistência, plasticidade
e refratariedade, mas pode também ocasionar defeitos tanto na argila crua como na cozida.
Portanto, algumas argilas são purificadas para não se obter um produto não-conforme, dentre os
principais tipos de purificação destacam-se três:
- processos mecânicos: obtidos por lavagem, eliminando sais solúveis, areia, granito,
nódulos de cal, pintas, cristais de gesso, este processo é realizado por suspensão e sedimentação.
Outro método é o de peneiramento das partículas sólidas maiores. Há também o método de
trituração realizado em moinhos de rolos e máquinas laminadoras;
- processos químicos: tem função de anular os efeitos de materiais indesejados, e;
- processos físico-químicos: o principal é a flotação, onde os óxidos são separados por
filtros eletromagnéticos (VAN VLACK, 1973; PETRUCCI, 1976; KOMAR, 1987; BAUER,
1994; KAZMIERCZAK, 2007).
2.2.2.2 Caulim
O caulim, é um produto encontrado em diversas regiões do nosso país e do mundo. O
caulim é uma espécie de argila formada principalmente por ação de soluções sobre rochas
aluminosas. Seus principais tipos de ocorrência são: veios (derivados do intemperismo de
pegmatitos), mantos (derivados de áreas de rochas ígneas metamórficas), depósitos de
substituição e depósitos acamadados (derivados de arenitos feldspáticos ou depósitos alóctones
secundários). Sua cor branca confere as cerâmicas uma cor clara, mesmo após a queima.
Além do caulim natural, tem-se o caulim calcinado, também conhecido como silicato de
alumínio calcinado, é um produto decorrente da calcinação do caulim. O caulim calcinado é um
produto de difícil produção. Dentre as dificuldades de se produzir o caulim calcinado está a
21
diversidade enorme de características do caulim hidratado, o qual será utilizado para transformar
em caulim calcinado, e os diferentes produtos que surgirão da calcinação destes caulins.
O mercado que consome o caulim calcinado é igualmente variado, sendo que cada
segmento necessita de diferentes variações de caulim calcinado (ABCERAM, 2007;
MICROCEL, 2008).
2.2.2.3 Feldspato
O termo feldspato cobre uma série de alumino-silicatos alcalinos ou alcalinos terrosos.
Os feldspatos naturais são normalmente uma mistura em diversas proporções de alumino-silicatos
de potássio, de sódio, de cálcio, de lítio e ocasionalmente de bário e de césio, com propriedades
químicas e físicas similares.
Para a indústria cerâmica os feldspatos de maior importância são o patássico e o sódico,
por terem temperatura de fusão relativamente baixa e assim sendo empregados como geradores
de “massa vítrea” nas massas cerâmicas e nos vidrados. No entanto estes dificilmente são
encontrados puros, em geral se apresentam em mistura, podendo também estar associados a
outras impurezas.
Ocorre em todos os principais tipos de rochas, mas principalmente nas ígneas, o que
torna bastante difícil a quantificação de suas reservas. Constituem 60% da crosta terrestre e
geralmente são brancos ou claros, com boa clivagem (ABCERAM, 2007; MICROVEL, 2008).
2.2.2.4 Quartzo
O quartzo é um dióxido de silício, sendo mais duro que o feldspato. É um mineral
dificilmente atacado pelo intemperismo químico, e não possui clivagem, razão pela qual é o
principal constituinte da fração arenosa dos solos e sedimentos. O quartzo apresenta variedades
cristalinas como quartzo hialino, ametista, quartzo leitoso, esfumaçado entre outras. Cascalhos,
seixos, arenitos e quartzitos, são formados principalmente de quartzo.
22
Encontra-se também o quartzo fragmentado em pequenas partículas formando grandes
concentrações naturais (areias comuns, compostas principalmente por grãos de quartzo),
resultante de deposição dos resíduos de desagregação (ABCERAM, 2007; MICROCEL, 2008).
2.2.3 Propriedades das Cerâmicas Vermelhas
Conforme Bauer (1994) e Kazmierczak (2007), as cerâmicas vermelhas são aquelas que
constituem os componentes utilizados na construção de alvenarias, como os blocos cerâmicos e
os tijolos maciços; na construção de telhados, telhas cerâmicas; na canalização de águas pluviais
e esgotos, caso dos tubos cerâmicos – manilhas; os elementos vazados não estruturais; os
ladrilhos e lajotas cerâmicas; as plaquetas de revestimentos de paredes; as pingadeiras, utilizadas
na proteção da face superior de muros e peitoris de janelas e as tavelas, usadas na fabricação de
lajes pré-moldadas.
As propriedades das cerâmicas estão ligadas à constituição das argilas, cozimento,
moldagem, interferindo diretamente em sua resistência. Uma boa argila terá uma boa moldagem e
conseqüentemente uma boa queima, que favorecerá a formação dos vidros, garantindo uma
cerâmica de boa qualidade.
A quantidade de água utilizada na moldagem interfere na resistência mecânica das
cerâmicas, pois o excesso de água lava as partículas menores, que se fundiriam melhor. A
desagregação das cerâmicas é causada pela ação dos agentes físicos externos, agentes químicos
internos e agentes mecânicos. Como agentes físicos têm-se a umidade e a vegetação agindo nos
poros, além, do fogo que diminui a resistência à compressão com a elevação da temperatura na
peça. Há sim uma dilatação não uniforme de seus componentes.
Os agentes químicos internos também apresentam danos a cerâmica, se esta possuir sais
solúveis, a umidade absorvida do ar os dissolverá, ocasionando a eflorescência, que é a
cristalização destes sais na superfície das cerâmicas. Já os esforços dos agentes mecânicos podem
23
destruir a peça, visto que as cerâmicas apresentam maiores resistências à compressão que a flexão
(BAUER, 1994; KAZMIERCZAK, 2007).
Os resíduos de cerâmica vermelha ao serem moídos podem adquirir semelhanças
granulométricas aos agregados comuns utilizados na construção civil, entretanto, deve-se
inicialmente caracterizá-los, para posteriormente substituir ou adicioná-lo principalmente em
concretos e argamassas.
Então, um trabalho apresentado por Santana; Lima; Costa (2007) relatou a
caracterização de rejeitos de cerâmica vermelha, tijolo e telha cerâmicos. Estes rejeitos cerâmicos
foram moídos similares a areia a brita comuns apresentando um elevado índice de vazios,
acarretando conseqüentemente em uma maior absorção de água.
O formato dos grãos de ambos os agregados cerâmicos foram verificados através das
análises de imagens por microscópicos. Já para a análise da microestrutura foi utilizada a técnica
de difração de raios X, observando os pesquisadores que as semelhanças são tanto nas fases
mineralógicas como na estrutura independente do agregado ser comum ou cerâmico
(SANTANA; LIMA; COSTA, 2007).
2.2.4 Propriedades das Cerâmicas Brancas
Todos os produtos de porcelana, como as louças sanitárias, as peças e utensílios
domésticos de porcelana, os isoladores elétricos, são classificados como cerâmica branca por
serem feitas com pó de argila branca, caulim quase puro, sendo dividas em três tipos: faiança,
semi-porcelana e porcelana.
A faiança possui poros na parte externa, sendo permeável a água, já nas porcelanas os
poros são pequenos e internos, sendo impermeável tanto à água como ao ar, ficando a semi-
porcelana em situação intermediária.
24
As louças sanitárias possuem granulometria fina e uniforme, alta resistência mecânica e
uma superfície vidrada que facilita sua limpeza. As principais matérias-primas das cerâmicas
brancas são argila, caulim, feldspato e quartzo. O colorido interno das peças é dado pela adição
de óxidos metálicos. Já a coloração externa é dada através da camada de esmalte.
O processo fabril consiste na utilização de argila na forma líquida, barbotina, que é
moldada em moldes de gesso. Como o gesso é higroscópico, a absorção de água pelo molde cria
uma parede de argila que vai aumentando, de acordo com o tempo de exposição da massa com o
molde, isso também provoca a retração da peça permitindo sua desmoldagem.
Outro fato relevante em relação ao emprego de moldes de gesso, é que este absorve
rapidamente a água, porém, sua vida útil é pequena. Neste estágio a peça apresenta propriedades
semelhantes a de uma pasta com pouca água.
Esta metodologia é aplicada em peças de formatos complexos, casos das bacias
sanitárias, alguns artesãos também utilizam esta técnica em seus trabalhos pela vantagem
econômica. Em seguida a peça é seca na estufa e depois queimada a cerca de 1250°C e
esmaltada.
Um problema encontrado nestas peças é em relação a formação do vidro, pois tem-se
diferentes coeficientes de dilatação da massa com o vidrado. Isso é evitado fazendo a queima
simultânea da peça e do esmalte (VAN VLACK, 1973; KOMAR, 1987; GASTALDINI;
SICHIERI, 2007). As propriedades dos isoladores elétricos de porcelana estão apresentadas no
item 2.3.
25
2.3 ISOLADORES ELÉTRICOS DE PORCELANA
2.3.1 Definições
Os isoladores de porcelana, são materiais cerâmicos classificados como cerâmica
branca, pois possuem um corpo de massa branca recobertos por uma camada vítrea de esmalte.
Esta porcelana elétrica é constituída basicamente de argila, esta porém deve ter baixo teor de
ferro, para não comprometer as funções isoladoras do produto; e de feldspato responsável pela
geração da “massa vítrea”. Possuem também elevado ponto de fusão, sendo manufaturados a frio
na forma plástica e sofrendo processo de queima até temperatura de 2000°C (SCHMIT, 1979;
ABCERAM, 2007).
Conforme Mamede Filho (1994) os isoladores são elementos sólidos com propriedades
mecânicas capazes de suportar os esforços produzidos pelos condutores. Eletricamente estes
possuem a função de isolar os condutores, que estão submetidos a uma diferença de potencial em
relação à estrutura de suporte ou em relação a outro condutor. Estes isoladores são divididos em
dois grupos conforme sua função de isolamento, e são assim classificados, segundo Mamede
Filho (1994):
- isolamento não regenerativo: aqueles em que o dielétrico (material isolante
caracterizado por oferecer resistência à passagem da corrente, comparativamente ao valor
intrínseco correspondente dos materiais condutores) não se recupera após uma solicitação elétrica
superior à suas características fundamentais, e;
- isolamento auto-regenerativo: são aqueles em que o dielétrico tem a capacidade de se
recuperar após a ocorrência de uma solicitação elétrica superior.
26
Estes isoladores de porcelana são empregados em três tipos diferentes de instalações
elétricas: transmissão, distribuição e, subestações e instalações industriais, entretanto a
classificação dos isoladores é divida em duas categorias:
- Isoladores de Apoio: são aqueles em que se apóiam os condutores, fixados
rigidamente, caso de barramento de subestações e painéis metálicos, figura 2.1 (a), ou através de
laços pré-formados, de modo a permitir um pequeno deslocamento durante o ciclo de carga,
utilizados em redes de distribuição, figura 2.1 (b), e;
(a) (b) Figura 2.1 – Isoladores de apoio para subestações (a) e para redes de distribuição (b) (CST-
Isoladores, 2007).
- Isoladores de Suspensão: são aqueles que, quando fixados à estrutura, permitem o
livre deslocamento em relação a vertical, são os isoladores de disco, figura 2.2 (MAMEDE
FILHO, 1994).
Figura 2.2 – Isoladores de suspensão (CST-Isoladores, 2007).
2.3.2 Composição Química
Os isoladores são constituídos basicamente de 30% de caulim + argila, 30% de feldspato
e 40% de quartzo, denominados isoladores de quartzo. Ao passo que os isoladores especiais, isto
é, isoladores de subestações elétricas recebem a adição de alumina, em subs
quartzo, recebendo o nome de isoladores de alumina.
São misturadas também outras substâncias em porcentagens bem reduzidas que
influenciaram a qualidade dielétrica e mecânica do isolador, sendo as principais substâncias o
hidróxido de ferro, o silicato de cálcio, o silicato de magnésio e alguns ácidos. Aumentando as
quantidades das matérias-primas básicas dos isoladores obtém
Mamede Filho (1994), como:
- aumentando o teor de quartzo o isolador será mais re
uma maior resistência mecânica e menor rigidez dielétrica;
- uma maior quantidade de feldspato aumentará o comportamento isolante, isto é, os
valores de rigidez dielétrica, fator de perdas entre outros, e;
- elevando a quantidade de caulim e argila, tem
choques térmicos, porém com menor rigidez dielétrica.
As quantidades das matérias
porcelana terá, para então em função das condiçõe
que o material suportará, as porcentagens são estabelecidas com base no triângulo de composição
da porcelana, figura 2.3, (SCHMIT, 1979; MAMEDE FILHO, 1994; ABCERAM, 2007).
Figura 2.3 – Triângulo de composição da porcelana (MAMEDE FILHO, 1994).
27
é, isoladores de subestações elétricas recebem a adição de alumina, em subs
quartzo, recebendo o nome de isoladores de alumina.
São misturadas também outras substâncias em porcentagens bem reduzidas que
influenciaram a qualidade dielétrica e mecânica do isolador, sendo as principais substâncias o
ferro, o silicato de cálcio, o silicato de magnésio e alguns ácidos. Aumentando as
primas básicas dos isoladores obtém-se alguns melhorias, segundo
Mamede Filho (1994), como:
aumentando o teor de quartzo o isolador será mais resistente às altas temperaturas, com
uma maior resistência mecânica e menor rigidez dielétrica;
uma maior quantidade de feldspato aumentará o comportamento isolante, isto é, os
valores de rigidez dielétrica, fator de perdas entre outros, e;
quantidade de caulim e argila, tem-se um isolador mais resistente aos
choques térmicos, porém com menor rigidez dielétrica.
As quantidades das matérias-primas podem sofrer mudanças, devido a aplicação que a
porcelana terá, para então em função das condições elétricas ou dielétricas, mecânicas e térmicas
que o material suportará, as porcentagens são estabelecidas com base no triângulo de composição
(SCHMIT, 1979; MAMEDE FILHO, 1994; ABCERAM, 2007).
Triângulo de composição da porcelana (MAMEDE FILHO, 1994).
é, isoladores de subestações elétricas recebem a adição de alumina, em substituição parcial ao
São misturadas também outras substâncias em porcentagens bem reduzidas que
influenciaram a qualidade dielétrica e mecânica do isolador, sendo as principais substâncias o
ferro, o silicato de cálcio, o silicato de magnésio e alguns ácidos. Aumentando as
se alguns melhorias, segundo
sistente às altas temperaturas, com
uma maior quantidade de feldspato aumentará o comportamento isolante, isto é, os
se um isolador mais resistente aos
primas podem sofrer mudanças, devido a aplicação que a
s elétricas ou dielétricas, mecânicas e térmicas
que o material suportará, as porcentagens são estabelecidas com base no triângulo de composição
(SCHMIT, 1979; MAMEDE FILHO, 1994; ABCERAM, 2007).
Triângulo de composição da porcelana (MAMEDE FILHO, 1994).
28
2.3.3 Processo de Fabricação
O processo de fabricação é dividido em três etapas (VAN VLACK, 1973; MAMEDE
FILHO, 1994; ISOLADORES SANTANA; 2007; CST-ISOLADORES, 2007):
- fabricação da porcelana crua;
- extrusão, calibração e torneação, e ;
- vitrificação e sinterização.
- Fabricação da porcelana crua: de acordo com o tipo de isolador a ser fabricado tem-
se um traço, então as quantidades de cada matéria-prima são misturadas com água e mantidas por
cerca de 30 horas em cilindro rotativo horizontal para homogeneização da massa, figura 2.4 (a).
Realizada a mistura a próxima etapa é a de filtro-prensagem, onde tem-se a retirada da água em
excesso da massa, permitindo que ela se torne propícia para moldagem, figura 2.4 (b). Todos os
isoladores de porcelana são fabricados por via plástica ou úmida, que consiste em moldar a massa
de porcelana plástica (com 20% de água) dando-lhe uma forma que permite ser torneada com o
formato final desejado.
(a) (b) Figura 2.4 - Cilindro rotativo horizontal (a) e massa já prensada (b) (CAMPOS, 2006).
São dois os tipos de moldagem dos isoladores e estes são divididos conforme o seu tipo:
29
- Extrusão/Torneação: a massa passa por uma extrusora com câmara de vácuo para
retirada do ar e compactação em forma cilíndrica. Segue-se a torneação destes cilindros, realizada
sem fôrmas ou moldes. Neste processo, são produzidos isoladores tipo pilar, bucha, roldanas,
suportes cilíndricos para chaves seccionadoras e chaves fusíveis, figura 2.5.
Figura 2.5 – Massa de porcelana de isoladores tipo suporte e torneação (CAMPOS, 2006).
- Extrusão/Calibração/Torneação: aqui a massa cerâmica passa por uma extrusora e
segue por prensas rotativas que moldam a massa com o formato externo do isolador através de
moldes de gesso. Segue-se, quando necessário, a torneação das peças moldadas, passando em
seguida por uma queima prévia a baixas temperaturas, havendo a perda de cerca de 15% da água
ainda existente. Neste processo, são produzidos isoladores como discos de suspensão, isoladores
pino e dielétricos para montagem de suportes tipo pedestal e multicones, figura 2.6.
Figura 2.6 - Processo de fabricação de isoladores de disco (CAMPOS, 2006).
30
A próxima etapa e agora comum para os dois tipos de isoladores é a Vitrificação, onde a
peça de porcelana recebe por imersão a aplicação de somente e apenas uma camada de esmalte
sintético nas cores marrom ou branca. Esta camada de esmalte tem espessura variada de 0,3 a
0,07 mm propiciando ao isolador uma camada extremamente lisa, impedindo a retenção de
partículas e líquidos. Este esmalte é a parte externa do vidrado do isolador cuja função principal é
facilitar sua limpeza pela chuva, e não, como muitos imaginam, para evitar a penetração de
umidade na porcelana, pois a porcelana não é porosa.
Por fim tem-se a etapa de Sinterização, onde as peças vidradas são sinterizadas
(queimadas) em fornos especiais a 1300°C, por 24 horas, processando todas as reações químicas
da porcelana. Após a queima todos os isoladores passam por ensaios de rotina para verificação da
qualidade e sua uniformidade, bem como por teste de raio laser, onde podem ser detectadas as
menores fissuras e demais desconformidades que comprometam suas funções isoladoras quando
em uso (VAN VLACK, 1973; MAMEDE FILHO, 1994; ISOLADORES SANTANA; 2007;
CST-ISOLADORES, 2007).
2.3.4 Classificação quanto à reciclagem e reutilização dos isoladores de porcelana
De acordo com a definição na Resolução n° 307 do CONAMA, Brasil (2002), os rejeitos
de isoladores elétricos de porcelana provenientes do descarte do material inservível ou do
controle de qualidade no processo fabril são classificados como resíduos de Classe A
(componentes cerâmicos), devendo ser destinados na seguinte forma: “deverão ser reutilizados
ou reciclados na forma de agregados, ou encaminhados a áreas de aterro de resíduos da
construção civil, sendo dispostos de modo a permitir a sua utilização ou reciclagem futura”
(BRASIL, 2002).
31
CAPÍTULO 3: CONCRETO E ARGAMASSAS COM MATERIAIS
ALTERNATIVOS
3.1 MATERIAIS ALTERNATIVOS
Inúmeras pesquisas surgiram recentemente tratando da busca de materiais novos e
alternativos para o emprego em concretos e argamassas em substituição parcial ou total dos
agregados graúdos e miúdos, e do cimento. No Congresso Brasileiro do Concreto (43° CBC-
Ibracon) de 2001, dez trabalhos foram publicados referentes a reciclagem do entulho de obra e
seu posterior emprego em concretos ou argamassas. Esta quantidade de trabalhos pode ser
explicada pelo fato de que no ano de 1999 foi criado o Programa Brasileiro de Reciclagem
(PBR).
A reutilização dos resíduos de cerâmica vermelha tijolos de barro, blocos e telhas
cerâmicas, pisos e azulejos para revestimentos há uma década têm suas propriedades físicas e
mecânicas estudadas a exaustão, destacando sua utilização pela facilidade de moagem. Surgiram
também vários outros materiais alternativos como o lodo de estação de tratamento esgoto, cinzas
de casca de arroz, fibras vegetais in natura ou incineradas, escórias de alto-fornos entre tantos
outros.
A cerâmica branca também passou a ser objeto de pesquisa como forma alternativa aos
materiais comuns englobando as porcelanas e louças sanitárias. Estudos recentes aprovam a
utilização dos rejeitos de louças sanitárias em concretos e argamassas, porém o uso das
porcelanas elétricas começa a se desenvolver no meio acadêmico.
32
3.2 A RECICLAGEM
A reciclagem de resíduos e rejeitos da construção civil e seu emprego como material
alternativo na própria construção é uma forma de reduzir o impacto ambiental causado pela
deposição indiscriminada dos resíduos e rejeitos na natureza (JOHN, 2000).
Há de considerar que a construção civil, tem aumentando sua participação no PIB
(Produto Interno Bruto) brasileiro. Comparando os anos de 2006 e 2007, a construção civil teve
um aumento de 5% na participação do PIB, saltando de 4,6% em 2006 para 5% em 2007,
correspondendo a R$ 130 bilhões do PIB total (IBGE, 2008), em conseqüência deste aumento
tem-se o aumento de resíduos e rejeitos gerados por toda cadeia produtiva da construção civil.
O processo de reciclagem de qualquer material para emprego na construção é complexo
e multidisciplinar, conforme John (2000), integrando conceitos novos com estudos de
durabilidade e resistência a longo prazo, análise de risco de contaminação ambiental, ciência dos
materiais, química, economia, meio ambiente entre outros. Toda esta reciclagem faz parte do
desenvolvimento sustentável, isto é, garantir uma melhor qualidade de vida para toda a população
e também preservar os recursos para as gerações futuras.
Mas a implantação de um sistema de reciclagem de qualquer produto da construção e em
qualquer parte da cadeia produtiva representa um custo elevado se as partes envolvidas não
tiverem um sistema de gestão da qualidade, pois este diminui os desperdícios. A reciclagem de
qualquer produto pós-consumo é viável quando o produto possui um elevado valor agregado,
porém, os resíduos industriais são mais fáceis de reciclar, pelo fato das empresas terem sob seu
domínio estes resíduos, não tendo que realizar nenhuma logística para sua coleta.
33
Os maiores recicladores ligados a construção civil são a indústria de aço e cimento
devida a grande quantidade de sucatas e escórias utilizadas respectivamente. Nestes dois setores
também são utilizados diversos materiais na queima dos produtos, como pneus, restos de
madeiras e papéis.
Porém, qualquer tipo de reciclagem só será possível se o fornecimento do resíduo for por
tempo suficiente para amortizar os investimentos. Durante o repasse de informações sobre os
processos podem ocorrer mudanças nos processos de fabricação e gestão dos resíduos para
aumentar a reciclagem dos produtos. No próprio fabricante nem sempre há danos quantitativos
dos custos ambientais de seus produtos, como: custos de deposição dos resíduos, embalagens,
transporte, licenciamento ambiental, multas ambientais e sua posterior recuperação (JOHN,
2000).
Entretanto, a reciclagem dos resíduos e rejeitos da construção civil pode apresentar
danos a saúde dos operários e moradores próximos das usinas de reciclagem (PINTO; SILVA,
2008) e ao meio ambiente (SOUZA, 2003) relativos ao grande volume de poeira e ruídos durante
o processo.
Uma alternativa para a diminuição do volume de poeira suspensa no ar é a adoção de um
sistema de pulverização de água, em todos os setores da usina, desde a chegada do material até
sua estocagem (PINTO; SILVA, 2008). Em relação aos danos causados ao meio ambiente,
Souza (2003) elaborou uma Gestão Ambiental a ser empregada no município de Pedreira-SP,
importante pólo de produção de isoladores de porcelana, destacando-se três principais fatores:
- reabilitação e controle do meio ambiente, recuperando as áreas já degradadas;
- avaliação e controle da degradação futura, conservando e melhorando a qualidade
ambiental existente, e;
- planejamento ambiental, estudando uma futura degradação e sua recuperação
ambiental (SOUZA, 2003).
34
3.3 CONCRETO E ARGAMASSA COM PORCELANA
3.3.1 Concreto com Porcelana
Conforme apresentado por Franck et al. (2004), a substituição dos agregados naturais
por resíduos de isoladores elétricos de porcelana provenientes de substituição por parte das
concessionárias elétricas brasileiras é material com composição química similar à dos agregados
naturais.
Estes isoladores elétricos são classificados como materiais inertes e com decomposição
lenta e demorada, sendo o seu emprego em concretos, uma forma de diminuir o impacto
ambiental causado pela disposição indiscriminada deste material em áreas de proteção ambiental.
Porém, Franck et al. (2004), destaca alguns agravantes ao uso de isoladores de porcelana
na questão referente ao seu vidrado superficial que pode ser potencialmente reativo com os
cimentos comumente utilizados, produzindo reações expansivas, trincas e diminuição da
resistência mecânica e módulo de elasticidade.
Outro problema relacionado a este vidrado é que sua região polida prejudica a aderência
com a pasta de cimento, sendo local preferencial de fratura. Os agentes cimentantes, à base de
enxofre, utilizados para fixação das ferragens às saias dos isoladores, tendem a reagir com os
álcalis do cimento, encontrando dificuldades em separá-lo, eleva-se o custo final da imobilização.
Estas reações normalmente resultam em expansões e trincas das estruturas de concreto.
A parte experimental do trabalho de Franck et al. (2004), baseou-se na comparação de
um traço padrão de concreto, com todos os agregados comuns (areia e brita), com outros seis
35
traços com substituição dos agregados graúdos e miúdos (brita e areia) por isoladores elétricos de
porcelana moídos em granulometria similar a estes dois agregados comuns.
Inicialmente estes traços de concreto deveriam obter aos 28 dias, no ensaio de
resistência à compressão simples, resistência superior a 25 MPa, para sua utilização em artefatos
de concreto nas redes de distribuição e transmissão de energia (postes, cruzetas entre outros),
podendo ser também aplicado em concreto compactado com rolo.
Nos ensaios de concreto no estado fresco, abatimento por tronco de cone, os traços com
mais de 50% de porcelana moída apresentaram diminuição da trabalhabilidade e dificuldade de
adensamento.
Já nos ensaios no estado endurecido de Franck et al. (2004), na resistência à compressão
simples teve-se um decréscimo de resistência nos traços com adição de porcelana em relação ao
traço referência, com a ruptura ocorrendo principalmente na face vidrada dos isoladores que
substituíram o agregado graúdo.
Em relação a durabilidade, foram moldados concretos com armadura de aço e ensaiados
quanto a análise da corrosão das armaduras por espectroscopia de impedância eletroquímica,
devido ao pouco tempo de ensaio os autores não observaram alterações estruturais externas nos
corpos-de-prova, como trincas ou fissuras, o que demonstra que o tempo de envelhecimento não
foi suficiente para a análise do desempenho individual dos traços de concreto quanto à corrosão
da armadura.
Quanto a absorção de água todos os concretos estão em conformidade com a norma
brasileira, já a massa específica diminui em cerca de 10% para as adições de porcelana nos
concretos. Foram realizados também por Franck et al. (2004) ensaios de difração de raios X e
reatividade potencial onde observou-se através de envelhecimento acelerado, que as expansões
observadas são potencialmente prejudiciais ao concreto.
36
Os ensaios de análise de imagem por microscopia eletrônica de varredura indicaram e
revelaram a presença de regiões com o agente cimentante a base de enxofre, utilizado para a
fixação das ferragens ao corpo dos isoladores, podendo ocorrer a reatividade da porcelana.
Como conclusões pró-reciclagem, Franck et al. (2004), enfatizam a facilidade de
britagem dos isoladores de porcelana, com emprego ótimo entre 20 e 50% em substituição aos
agregados do concreto resultando em boa resistência à compressão, além de ser um material
alternativo economicamente viável e ambientalmente correto.
Entretanto, há alguns aspectos negativos citados como a potencial reatividade da
porcelana, devido a presença de material cimentante à base de enxofre, incidência de ruptura na
região polida da superfície vidrada e eventual expansão dimensional das peças de concreto com
porcelana (FRANCK et al., 2004).
Com base nos dados apresentados por Costa; Martins; Baldo (2004a) a louça sanitária,
caracterizada como cerâmica branca, pertence ao grupo das porcelanas, porém, é menos resistente
que os isoladores de porcelana, devido ao seu menor período de sinterização.
Este trabalho comparou a substituição do agregado graúdo por louça sanitária moída em
granulometria similar a brita, com um traço de concreto referência, com o agregado graúdo
comum. No estado fresco o abatimento, foi de 50 mm para todos os traços ensaiados. Nos ensaios
de resistência à compressão simples observaram os autores, Costa; Martins; Baldo (2004a), que
as resistências obtidas no traço com a louça moída foram superiores ao traço referência,
resistências estas que permite sua utilização em concretos estruturais.
Na análise microestrutural através de microscopia eletrônica de varredura não se observa
nenhum efeito visível do vidrado cerâmico na concentração e distribuição dos produtos de
hidratação. Pelo fato da louça sanitária conter sílica tanto na fase vítrea do corpo cerâmico como
no esmalte, não houve o impedimento da funcionalidade do agregado como formador de
esqueleto no concreto.
37
A conclusão obtida pelos autores Costa; Martins; Baldo (2004a), foi que pelo fato do
consumo de cimento no concreto com a louça britada ser igual ao do concreto de referência, o
aumento da resistência à compressão do concreto reciclado foi resultado da menor relação
água/aglomerante e melhor empacotamento observado, mesmo substituindo toda a brita pela
porcelana sanitária moída, permitindo de início a aplicação deste concreto sem a função
estrutural.
Na pesquisa elaborada por Senthamarai; Devadas Manoharan (2005) tem-se o estudo de
um concreto convencional em comparação ao concreto com adições de resíduos de isoladores de
porcelana em substituição ao agregado graúdo. Quanto a caracterização dos agregados, os
isoladores de porcelana possuem similaridade com os agregados comuns, destacando a menor
absorção de água pelos isoladores frente a brita utilizada. Na parte experimental, foram
confeccionados seis traços de concreto com porcelana moída e seis traços com agregados
comuns, com diferentes quantidades de cimentos e relações água/cimento.
Nos ensaios de abatimento do concreto, os traços com agregados comuns apresentaram
abatimentos menores frente aos traços com porcelana, isso é resultado da menor capacidade de
absorção da água pela porcelana miúda, tornando o concreto mais fluido. Nos ensaios de
resistência à compressão simples os resultados obtidos, por Senthamarai; Devadas Manoharan
(2005), foram similares para todos os traços, tendo o concreto convencional um ligeiro aumento
de resistência. Já nos ensaios de resistência à compressão diametral a variação da resistência entre
os concretos foram maiores, tendo o concreto referência apresentado os melhores resultados.
Também para o ensaio de resistência à tração na flexão, os resultados foram
semelhantes, ficando mais uma vez as maiores resistências com o concreto convencional. Ao
passo que nos ensaios de deformação as diferenças entre os concretos foram maiores, novamente
com o concreto referência com deformação maior que o concreto com adição de isoladores de
porcelana moídos.
38
Assim, neste estudo o concreto com isoladores de porcelana substituindo o agregado
convencional é uma alternativa para o emprego dos isoladores descartados, conforme as
observações de Senthamarai; Devadas Manoharan (2005).
Outro trabalho envolvendo a pesquisa de isoladores elétricos de porcelana é apresentado
por Portella et al. (2006), que ressalta o envelhecimento acelerado do concreto com adições de
isoladores elétricos britados de porcelana.
Este estudo de envelhecimento acelerado destaca inicialmente algumas observações
quanto ao emprego dos isoladores de porcelana nos concretos, como o vidrado superficial das
saias da porcelana e a própria porcelana podem ser potencialmente reativos com os cimentos
comumente usados, produzindo reações expansivas, trincas e diminuição da resistência mecânica
final.
O material cimentante utilizado para fixação das ferragens às saias de isoladores tende a
reagir com os álcalis do cimento, devido a presença de enxofre em sua composição. Sua difícil
separação da peça, eleva seu custo de moagem, conforme Portella et al. (2006).
A base dos isoladores de porcelana pode conter materiais reativos como: ferro, cromo,
manganês, zircônio, cobalto e níquel, que podem vir a causar contaminação ambiental se
descartados na natureza sem algum tipo de tratamento. O quartzo, feldspato e caulim, matérias-
primas dos isoladores de porcelana, também podem ser reativos no concreto.
Outro fator relevante destacado por Portella et al. (2006), é o quartzo, pois quando
incorporado ao concreto tende a causar reações químicas expansivas, como aumento de volume
sob condições especiais de umidade e temperatura, criando tensões internas ao concreto e sua
posterior fissuração, perda da monoliticidade e, conseqüentemente, comprometimento do
concreto.
As reações álcali-agregado ocorridas no interior do concreto envolvem os hidróxidos
alcalinos provenientes, principalmente, do cimento e de alguns minerais reativos presentes no
agregado utilizado, como o quartzo.
39
A metodologia de pesquisa de Portella et al. (2006), concentrou-se em determinar
parâmetros que identificavam a contribuição dos subprodutos do enxofre presente na argamassa
ou concreto com rejeitos de porcelanas elétricas, vidrado e da própria porcelana.
Para o emprego de isoladores de porcelana em concretos, os autores recomendam um
limite máximo de substituição dos agregados de 80%, porém, uma porcentagem aceitável e que
apresenta bons resultados compreende a faixa de 20 a 50%. Então, foram dosados dois tipos de
concreto, com diferentes tipos de cimento, CP II F 32 e CP V.
Como resultados principais Portella et al. (2006), têm-se a redução de 5% do consumo
de cimento no concreto obtida através da incorporação dos rejeitos de porcelana, para a aplicação
em artefatos de concreto.
Nos ensaios de resistência à compressão simples e resistência à compressão diametral os
traços de concreto com cimento tipo CP V apresentaram resultados superiores àqueles obtidos
pelos concretos com cimento do tipo CP II, independente da quantidade de porcelana no traço.
Na resistência à tração na flexão, o tipo de cimento e a quantidade de porcelana não interferiram
nos ensaios, os resultados foram próximos para os tipos de cimento e quantidades de porcelana.
Quanto ao módulo de elasticidade, os concretos com porcelana apresentaram ligeira
superioridade ao traço referência com cimento CP V, sendo constatado o inverso para os traços
produzidos com o cimento CP II. Este fato foi justificado por Portella et al. (2006) nos concretos
com rejeitos de porcelana, já que esta possui baixa porosidade e alto módulo de deformação.
Para os ensaios de reatividade potencial da porcelana moída, Portella et al. (2006),
confeccionaram corpos-de-prova com diferentes combinações de fases da porcelana: face
vidrada, base de enxofre (fixação da armadura) e corpo de cerâmica branca.
Quanto a expansão dos concretos com estas fases da porcelana, aqueles produzidos com
cimento CP V apresentaram menores expansões em relação as observados nos concretos de
cimento CP II, com as maiores expansões sendo observadas nas amostras com face vidrada e
base de enxofre.
40
Nos ensaios de micrografia Portella et al. (2006) observaram a formação da etringita nos
concretos com cimento CP II, etringita esta não observada nos concretos com cimento CP V.
Assim, concretos com cimento CP V apresentam melhores resultados ao envelhecimento que o
cimento CP II utilizado na pesquisa, para as condições de ensaios realizadas pelos autores.
Nos resultados das análises termogravimétricas, Portella et al. (2006), indicam que com
o avanço do envelhecimento houve redução do pico endotérmico e também o aumento da perda
de massa final, o que pode ser atribuído a uma maior absorção de água pelo envelhecimento.
As principais conclusões de Portella et al. (2006), referem-se a diminuição da
reatividade potencial dos concretos com cimento CP V, porém a expansão química é fator a ser
considerado para obras de concreto armado, pois as medidas do potencial de corrosão da
armadura foram efetivas na identificação de mecanismos de deterioração da estrutura. Nenhuma
propriedade mecânica sofreu queda para as idades estudadas.
As expansões químicas são relativas a camada superficial de vidrado e o enxofre
utilizado como agente cimentante nas porcelanas. A expansão dimensional e a reatividade
potencial são fatores preponderantes de serem levados em conta no dimensionamento de uma
estrutura de concreto, assim, estes recomendam testes preliminares e de dosagens para utilização
de concretos com adições de isoladores de porcelana (PORTELLA et al., 2004).
O trabalho apresentado por López et al. (2007), estudou as propriedades físicas e
mecânicas de um concreto substituindo o agregado miúdo por cerâmica branca proveniente de
demolição de construção e resíduos do processo fabril das indústrias cerâmicas. A comparação
foi entre um concreto convencional, com agregado miúdo comum (areia), com substituição da
areia por cerâmica branca moída em granulometria similar a areia.
Nos ensaios de resistência à compressão simples, López et al. (2007), observaram que
todos os traços com cerâmica obtiveram maiores resistências médias que o concreto referência. Já
nos ensaios de resistência à compressão diametral os resultados foram próximos, independente do
traço ensaiado.
41
Já nos ensaios de tração na flexão em corpos-de-prova prismáticos, os resultados
apresentados por López et al. (2007), mostram também uma similaridade entre os traços
referências e as diversas porcentagens de substituição da areia por porcelana moída.
Assim, para todos os ensaios e traços com cerâmica em substituição ao agregado
comum, os autores López et al. (2007), concluem que as propriedades estudadas se mostraram
similares entre elas, sendo possível a utilização da porcelana em concretos.
Já o trabalho de Santolaia et al. (2007) ilustra a substituição parcial do agregado graúdo
do concreto por rejeitos de isoladores elétricos de porcelana provenientes de reciclagem primária,
isto é, o material a ser reciclado é aquele que não passou no controle de qualidade fabril e não
pode ser comercializado.
O descarte destes isoladores na natureza acarreta em danos irreparáveis ao meio, além de
que sua quebra para a retirada de materiais ferrosos de seu interior acaba gerando pedaços de
porcelana extremamente cortantes. A metodologia de ensaio baseou-se em produzir um concreto
referência, sem adição de porcelana, e compará-lo a traços com porcelana moída em
granulometria similar ao agregado graúdo comum utilizado no concreto.
No estado fresco todos os traços foram ensaiados quanto sua consistência pelo
abatimento do tronco de cone. Os abatimentos ficaram dentro da faixa pré-estabelecida para
determinação da relação água/cimento. Quanto aos resultados dos ensaios de resistência à
compressão simples e de resistência à compressão diametral apresentados por Santolaia et al.
(2007), um traço com 10% de substituição da brita pela porcelana moída apresentou resultados
superiores ao concreto referência.
Na resistência à tração na flexão, Santolaia et al. (2007) constataram que todos os traços
apresentaram resultados similares, sendo que todos os traços com adições de porcelana
obtiveram resultados superiores ao traço de referência. Durante os ensaios mecânicos Santolaia et
al. (2007) observaram que as fraturas ocorreram na face vidrada dos isoladores, entretanto, um
concreto com substituição de 10% do agregado graúdo natural por isoladores de porcelana
apresentou resultados de ensaios mecânicos similares ou superiores aos obtidos para um concreto
42
convencional de mesmo traço. Assim, um concreto sem fins estruturais poderá receber esta
substituição de porcelana.
O trabalho de Lintz et al. (2008) baseou-se no estudo das propriedades mecânicas do
concreto, no estado fresco e endurecido, com substituição do agregado graúdo por isoladores
elétricos de porcelana moídos.
Foi dosado um traço de concreto em massa de 1: 2: 3: 0,57 (cimento: areia: brita: água),
com consumo de cimento de 350 kg/m³. Assim, moldou-se um traço referência (T1), com
agregados comuns, e mais os traços com as substituições do agregado graúdo pelos resíduos de
isoladores de porcelana nos teores 10% (T2), 20% (T3), 30% (T4), 40% (T5) e 50% (T6). Todos
os agregados foram caracterizados tendo na tabela 3.1 a apresentação destes resultados.
Tabela 3.1 – Características dos agregados. Ensaios Areia Brita Porcelana
Dimensão máxima característica (mm) 2,36 9,50 19,00
Módulo de finura 2,30 0,81 1,63
Massa específica (g/cm³) 2,60 - -
Massa específica seca (g/cm³) - 1,92 2,44
Massa específica saturada (g/cm³) - 2,50 2,45
Absorção (%) - 3,04 0,16
Pelo fato do isolador de porcelana moído apresentar baixa capacidade de absorção de
água em relação ao agregado comum, sua utilização pode diminuir a quantidade de água no
concreto, resultando num menor consumo de cimento.
Nos ensaios do concreto no estado fresco, consistência pelo abatimento do tronco de
cone, Slump Test, Lintz et al. (2008), observaram que os traços com porcelana apresentaram na
sua maioria maiores abatimentos em relação ao concreto referência, fato explicado pela menor
capacidade de absorção de água pela porcelana. Nos ensaios mecânicos, propriedades do
concreto no estado endurecido, todos foram realizados aos 28 dias de idade e são apresentados na
tabela 3.2
43
Tabela 3.2 – Propriedades mecânicas do concreto endurecido.
Ensaios Realizados Traços
T 1 T 2 T 3 T 4 T 5 T 6 Compressão Simples (MPa) 46,48 47,18 36,63 38,91 41,48 36
Compressão Diametral (MPa) 4,95 4,59 3,43 3,7 3,81 3,02
Tração na Flexão (MPa) 5,53 4,81 4,3 4,48 5,01 4,73
Quantidade de Água Absorvida (g) 6,2 7,6 6,5 3,6 3 1,8
Capilaridade (g/cm²) 0,078 0,097 0,082 0,046 0,038 0,023
Altura Capilar (cm) 1,3 1,7 1,3 1,2 1,2 1,1
Quanto ao ensaio de resistência à compressão simples, Lintz et al. (2008), observaram
que todos os traços apresentaram resistências à compressão elevadas, o traço (T2) atingiu a maior
resistência média. Nos demais traços, a resistência média ficou entre 11% e 23% abaixo do traço
de referência, mesmo assim, estes concretos possuem uma elevada resistência, considerando o
aumento da quantidade de porcelana.
Nos ensaios de resistência à compressão diametral os valores médios dos traços com
porcelana variaram de 10% a 40% abaixo da resistência. Lintz et al. (2008) observaram que a
ruptura “contornou” a porcelana rompendo-se em pequenas lascas devido a baixa aderência da
argamassa do concreto à face vidrada dos isoladores de porcelana.
Já nos ensaios de resistência à tração na flexão a diferença entre o traço referência e
aqueles com porcelana foram inferiores de 10% a 22% aproximadamente. Em todos estes ensaios
mecânicos esta queda mais acentuada de resistência, segundo Lintz et al. (2008), foi inicialmente
atribuída a baixa aderência entre a porcelana e a argamassa do concreto, constatando também que
na face vidrada da porcelana a aderência foi menor ainda.
Um fator preponderante destacado por Lintz et al. (2008) foi que ao romper os corpos-
de-prova, a porcelana não rompeu facilmente, seja por sua estrutura lamelar seja pela não
aderência completa com a argamassa, ficando bem evidenciada a localização da porcelana dentro
do concreto e o local correto do “desprendimento” desta com a pasta.
44
Nos ensaios de capilaridade realizados por Lintz et al. (2008), os traços com maiores
quantidades de porcelana moída apresentaram queda na absorção de água, conseqüentemente,
todas as propriedades medidas pelos ensaios de capilaridades diminuíam em comparação à
referência, devido a baixa capacidade de absorção de água porcelana.
Segundo Lintz et al. (2008) a distribuição da água no interior dos concretos foi mais
acentuada nas laterais, declinado no centro dos corpos-de-prova. Um dos fatores para este
fenômeno foi a constatação de que nas laterais há menores quantidades de porcelana, estas ficam
mais concentradas no centro dos corpos-de-prova, daí a incidência de maiores percolações de
água nas laterais em comparação com o centro dos corpos-de-prova ensaiados (LINTZ et al.,
2008).
3.3.2 Argamassa com Porcelana
O trabalho de Costa; Martins; Baldo (2004b) investigou a viabilidade da reciclagem
primária de rejeitos da indústria de louça sanitária, porcelana sanitária, como agregado em
substituição parcial ou total da areia, em argamassas de revestimento e assentamento,
comparando um traço de argamassa de referência a outros com substituição da areia por
porcelana moída.
Nos ensaios de resistência à compressão das argamassas, observaram os autores que as
argamassas com adição da louca sanitária moída apresentaram resultados superiores frente a
argamassa referência.
Nos ensaios de análise térmica constatou-se que a perda de massa é menor nas
argamassas com porcelana moída. Nas observações microscópicas verificaram que não existem
diferenças básicas no ancoramento dos produtos de hidratação e carbonatação sobre os
agregados, independentemente do agregado ser a areia comum ou louça sanitária moída.
45
Mesmo com a porcelana moída podendo apresentar face vidrada, esta não causou
nenhum efeito danoso ao desenvolvimento da resistência mecânica e nenhum eventual produto
desta reação se tornou visível.
Assim, a conclusão principal dos autores Costa; Martins; Baldo (2004b), é em relação a
utilização viável da louça sanitária moída em substituição à areia comum, em argamassa de
assentamento e revestimento, pois a mesma apresentou propriedades compatíveis com a areia, e
também por possuir um baixo custo de reciclagem.
Observaram os autores, até a idade estudada, que também não ocorreu nenhuma reação
adversa que provocasse danos microestruturais durante o envelhecimento. Tendo também a
argamassa com a porcelana sanitária moída apresentado carbonatação mais intensa que a
argamassa com areia comum (COSTA; MARTINS; BALDO, 2004b).
46
3.4 CONCRETO E ARGAMASSA COM CERÂMICA
3.4.1 Concreto com Cerâmica
Frente aos novos materiais encontrados como substitutos dos recursos naturais a
indústria cerâmica possui uma elevada porcentagem de descarte de seus materiais, englobando
aqueles que não atendem as especificações técnicas e os materiais substituídos. Uma diferença da
cerâmica frente aos outros materiais alternativos é sua composição química e mineralógica, que
muitas vezes é conhecida e controlada, também sua queima elimina qualquer material orgânico,
prejudicial aos concretos e argamassas.
O tijolo cerâmico se moído for é um material alternativo a utilização dos agregados
comuns em concretos, destacando suas massas específica e unitária menores que a areia e a brita,
conferindo maior leveza ao concreto, Passos; Pinto Júnior (2007). Porém, este resíduo cerâmico
apresenta grande capacidade de absorção de água em decorrência de sua elevada porosidade
(CABRAL; DAL MOLIN; SCHALCH, 2005, FAVINI; COSTA, 2008), chegando a até 12%,
conforme dados de Pereira et al (2002) e Brito; Pereira; Correia (2005).
Entretanto, este problema é contornado com uma pré-saturação da cerâmica antes de sua
utilização, pré-saturação com água, variando de 30 minutos, segundo Pereira et al. (2002), a até
24 horas antes da moldagem do traço, conforme Mansur, Wee, Cheran (1999), evitando assim, a
absorção da água de amassamento do concreto por este agregado.
Esta maior absorção de água da cerâmica interfere também no abatimento do concreto,
atingindo os concretos com cerâmica, valores superiores aos traços com os agregados comuns,
segundo Pereira et al. (2002), e explicado por Mansur, Wee, Cheran (1999), devido a textura da
47
superfície do tijolo. Porém, Binici (2007) verificou abatimento menor que a referência para os
concretos com cerâmica moída miúda.
Quanto aos ensaios mecânicos realizados em concretos com rejeitos cerâmicos
substituindo os agregados, graúdo ou miúdo, comuns, os autores Pereira et al. (2002), Brito;
Pereira; Correia (2005), Correia; Brito; Pereira (2006), Passos; Pinto Júnior (2007) e Favini;
Costa (2008) observaram queda nos valores dos ensaios de resistências à compressão simples, de
tração na flexão e à abrasão com o aumento do teor de material cerâmico substituído. Já em
Binici (2007) tem-se aumento da resistência dos concretos com cerâmica miúda frente ao traço
referência, entretanto quanto a resistência à abrasão este também observou queda na resistência,
conforme os demais autores.
Quanto aos ensaios de absorção de água por capilaridade e imersão, as maiores
absorções foram medidas nos concretos com maiores de teores de cerâmica, devido a absorção de
água pela cerâmica moída, fator este que pode comprometer o concreto quando em contato com
uma água com agentes agressivos, segundo Brito; Pereira; Correia (2005) e Correia; Brito;
Pereira (2006).
Outro fator que beneficia a utilização da cerâmica é em relação a penetração de cloretos
em menor intensidade que o traço com agregados comuns (BICINI, 2007). Comparando a
resistência de um concreto comum com um agregado proveniente de telha cerâmica, Dias; Silva;
Silva (2008) destacam a maior resistência deste agregado frente ao concreto, dependendo de seu
consumo de cimento e traço.
Em relação a utilização de rejeitos de pisos cerâmicos esmaltados estes apresentam
menor capacidade de absorção que os demais tipos de cerâmica vermelha, Luzardo; Costa (2008).
Nos ensaios mecânicos Costa et al. (2005a) notaram aumentos de valores nos ensaios de
resistência à compressão simples e à compressão diametral atribuído ao melhor empacotamento
do concreto ou pela atividade pozolânica da cerâmica, fato não observado quando substituído
ambos os agregados por piso cerâmico, segundo Luzardo; Costa (2008).
48
Também foram realizadas análises microscópicas dos concretos para observação de sua
cura. Com estas análises os autores observaram que o esmalte de revestimento da cerâmica não
alterou a hidratação do concreto (COSTA et al., 2005a).
3.4.2 Argamassa com Cerâmica
Na construção civil o emprego de resíduos cerâmicos não fica restrito ao concreto
devido a facilidade de moagem da cerâmica em granulometria similar ao agregado comum
miúdo, além do que a areia pode conter materiais orgânicos e sua substituição pelos rejeitos
cerâmicos é benéfica pelo fato que após a queima, o material orgânico da cerâmica se extingui,
Costa; Martins; Baldo (2006a).
Assim, como no agregado graúdo, o miúdo também possui maior capacidade de
absorção de água, Costa et al. (2005b), tendo muitas vezes que aumentar a relação água/cimento
para manter a consistência próxima do traço referência, Santana; Lima; Costa (2007). Mantendo a
mesma relação água/cimento as argamassas com cerâmica apresentam consistência inferior a
referência.
Conforme os ensaios de resistência à compressão simples de argamassas com resíduos
cerâmicos realizados por Costa et al. (2005b), Costa; Martins; Baldo (2005), Costa; Martins;
Baldo (2006a), Santana; Lima; Costa (2007), Costa; Martins; Baldo (2008) as argamassas com
cerâmica apresentaram valores superiores a referência, isto pode ser explicado pelo melhor
empacotamento dos grãos e pela atividade pozolânica deste material com a presença do
cimento/cal, Costa; Martins; Baldo (2007), Silva; Brito; Veiga (2007), diminuindo assim, o
índice de vazios, o teor de ar e a retenção de água, Costa; Martins; Baldo (2008).
Em relação a capacidade de aderência da argamassa com resíduos cerâmicos esta
aumenta com o aumento da idade de ensaios, além de apresentar maior aderência que as
argamassas referência, segundo Costa et al. (2005b), Costa; Martins; Baldo (2006b), Silva; Brito;
Veiga (2007)
49
A face vidrada do material cerâmico utilizado não apresentou nenhum efeito negativo
tanto em relação a resistência de aderência como a resistência à compressão, podendo ser
utilizado, segundo a metodologia dos autores Costa et al. (2005b), Costa; Martins; Baldo (2005),
Costa; Martins; Baldo (2007), Costa; Martins; Baldo (2008).
Quanto a capacidade de absorção de água por imersão, quanto maior a idade, menor o
índice de absorção, Costa; Martins; Baldo (2005), Silva; Brito; Veiga (2007), entretanto,
argamassas produzidas com cerâmica vermelha apresentam absorções superiores ao traço
referência fato explicado pela maior porosidade da cerâmica vermelha frente ao outros tipos de
cerâmicas e ao agregado comum (COSTA; MARTINS; BALDO, 2006b).
Outro material cerâmico utilizado em argamassas é a fibra cerâmica, conforme pesquisa
de Ma; Zhu; Tan (2005). Esta fibra cerâmica tem alto módulo de elasticidade e é utilizada em
fornos do tipo arco e de olaria, pois é um ótimo isolador térmico, podendo também ser utilizada
em argamassas convencionais.
50
3.5 CONCRETO E ARGAMASSA COM RESÍDUOS DE CONSTRUÇÃO
E DEMOLIÇÃO (RCD)
3.5.1 Concreto com RCD
Outra fonte de resíduos cerâmicos está presente nos resíduos de construção e demolição
(RCD), devido a presença de inúmeros materiais de natureza cerâmica como por exemplo: as
telhas cerâmicas, os tijolos comuns, os blocos cerâmicos e os pisos e azulejos cerâmicos,
variando de 23% de todo resíduo segundo Zordan; Paulon, 2008 a até 65% conforme Silvano et
al. (2006). Observa-se pela grande quantidade destes materiais nos RCDs, que seu emprego em
concretos e argamassas é parte ponderante nesta pesquisa, apesar deste rejeito ter diferentes
composições químicas e mineralógicas.
Dentre os inúmeros trabalhos publicados em referência a utilização de RCD,
substituindo tanto os agregados, graúdo e miúdo, como o aglomerante em concretos e
argamassas, as principais conclusões quanto ao material cerâmico contido neste resíduo refere-se
a sua real possibilidade de substituir os constituintes comuns dos concretos, devido suas boas
características mineralógicas e atividade pozolânica, superiores ao recomendado por norma e
similares aos materiais comuns, segundo Amorim et al. (1999).
Entretanto, um RCD com grande teor de material cerâmico quando utilizado for tem-se
o aumento da permeabilidade do concreto podendo os concretos confeccionados com este
agregado apresentar queda na resistência à compressão simples e de abrasão e aos ataques por
sulfatos, por exemplo, em comparação ao concreto referência dentre outros fatores ocasionados
pela elevada absorção da água de amassamento pela cerâmica e pela menor resistência do
51
agregado reciclado frente ao comum (ALTHEMAN; ZORDAN; PAULON, 2003, CAMPOS,
2005).
3.5.2 Argamassa com RCD
A utilização do RCD é uma alternativa ao agregado miúdo em argamassas devido sua
facilidade de moagem e da mesma ser realizada no próprio canteiro de obras, conferindo a este
entulho um efeito pozolânico após sua moagem, conforme Hamassaki; Sbrighi Neto; Florindo
(1997), e também devido a maior quantidade de materiais finos “produzidos”, Levy; Helene
(1997).
A utilização do RCD com cerâmica confere a argamassa uma melhor compactação e
maior massa unitária, Levy; Helene (1997), Grigoli (2001). Novamente um RCD constituído
basicamente por material cerâmico tem maior capacidade de absorção de água, Hamassaki;
Sbrighi Neto; Florindo (1997), influenciando em sua consistência, Levy; Helene (1997), Grigoli
(2001), Miranda; Selmo (2003).
Nas propriedades mecânicas das argamassas moldadas com RCD, ensaios de resistência
à compressão simples, resistência à tração na flexão e módulo de elasticidade, estas argamassas
apresentaram resultados superiores a referência, Levy; Helene (1997), Miranda; Selmo (2003).
Quanto a retração destas argamassas, aquelas com menores teores de substituição do agregado
miúdo por RCD apresentam retrações similares as obtidas pelo traço referência, Miranda; Selmo
(2003). Este RCD cerâmico em argamassas não influencia a velocidade de carbonatação, Levy;
Helene (1997).
52
3.6 ATIVIDADE POZOLÂNICA DAS CERÂMICAS
Mesmo não sendo inicialmente objeto de estudo neste trabalho, as reações pozolânicas
dos materiais cerâmicos é parte importante para sua reutilização. Inúmeros são os trabalhos
publicados que tratam da substituição do material aglomerante de concretos e argamassas por
resíduos de cerâmica vermelha, provenientes dos mais variados tipos, como rejeitos de pisos
cerâmicos, blocos e tijolos cerâmicos, além de resíduos de construção e demolição com grande
teor de cerâmica.
Alguns dos principais fatores que influenciam a utilização da cerâmica como material
aglomerante refere-se sua área específica, interferindo em propriedades no estado fresco,
consistência, e no estado endurecido, resistência à compressão simples, Amorim et al. (2000). A
incorporação da cerâmica também aumenta a porosidade do traço, Gonçalves et al. (2003).
Quanto ao índice de atividade pozolânica, os autores Amorim et al. (2000), Cordeiro;
Vaillant; Désir (2001), Alves et al. (2002) obtiveram índices superiores aos recomendados por
norma, todavia, quanto mais fino o grau de moagem do material maior sua atividade pozolânica,
Vieira, 2005. O teor de substituição do cimento Portland por resíduos cerâmicos variou de 10%
em Gonçalves; Toledo Filho; Fairbairn (2006) de 15% em Cordeiro et al. (2002) de 35% em
Farias Filho; Rolim; Toledo Filho (2000) e até de 45% em Alves et al. (2002).
Entretanto, valores acima de 20% necessitam de superplastificante para manter a
consistência do traço referência, segundo Gonçalves et al. (2003), além do que uma moagem
muito fina também interfere na consistência e nos tempos de início e fim de pega, Vieira (2005),
destaca-se também o maior tempo para realização desta atividade pozolânica, Nóbrega et al.
(2004).
53
O aumento na resistência à compressão simples em argamassas comparando a um traço
referência foi explicado por Amorim et al. (2000), devido ao aumento da área específica da
cerâmica utilizada e ao seu grau de moagem, Nóbrega et al. (2004). Nos trabalhos de Cordeiro;
Vaillant; Désir (2001), Farias Filho; Rolim; Toledo Filho (2000), Alves et al. (2002), Silva et al.
(2007) houve também melhora na resistência à compressão das argamassas em relação as
referências, independente do teor de substituição.
Em alguns trabalhos o incremento da cerâmica provocou queda na resistência à
compressão simples das argamassas, explicada por Gonçalves et al. (2003), Vieira (2005) devido
o aumento da porosidade dos traços moldados com cerâmica, queda também observada em
Passos; Pinto Junior (2008). Quanto ao módulo de elasticidade tem-se também sua redução nas
argamassas com cerâmica devido a micro-estrutura lamelar das argilas que são mais deformáveis
sob carregamento (GONÇALVES et al., 2003), ocorrência também observada para concretos no
trabalho de Gonçalves (2007).
Outras propriedades mecânicas das argamassas foram melhoradas devido a utilização da
cerâmica, como por exemplo, maiores deformações, Passos; Pinto Junior (2008), melhora
também observada nos ensaios de resistência à tração na flexão em argamassas, segundo Farias
Filho; Rolim; Toledo Filho (2000), quanto as reações álcali-agregado medidas por Silva et al.
(2007) e nos ensaios de capilaridade, menor que a referência conforme Passos; Pinto Junior
(2008). A melhora nos resultados também é observada em concretos, onde o cimento Portland foi
substituído parcialmente pelos resíduos cerâmicos, através dos ensaios de resistência à
compressão e confrontando-os a referência, com base em Cordeiro; Vaillant; Désir (2001),
Cordeiro et al. (2002) e nos ensaios de resistência à compressão diametral e de tração na flexão
em Gonçalves (2007).
55
CAPÍTULO 4: METODOLOGIA EXPERIMENTAL
4.1 CARACTERIZAÇÃO DOS MATERIAIS
Todos os materiais empregados na pesquisa passaram por um processo de caracterização
físico e químico. Sendo divididos em aglomerante (cimento), agregados miúdos (comum e
reciclado) e agregados graúdos (comuns e reciclados).
4.1.1 Cimento
Neste trabalho o cimento utilizado foi o cimento Portland CP V ARI (Alta Resistência
Inicial). Este cimento possui uma elevada resistência já nas primeiras idades, atingindo valores de
resistência superiores ao longo do tempo frente aos outros cimentos.
Esta propriedade de oferecer uma maior e mais rápida resistência ocorre pela utilização
de uma dosagem diferente de calcário e argila na produção do clínquer, além deste passar por um
processo de moagem mais fino. Assim, ao reagir com a água, este cimento adquire elevadas
resistências em menores tempos de cura (KIHARA; CENTURIONE, 2005).
A caracterização do cimento foi realizada pelo fabricante, sendo apresentada na tabela
4.1 os valores dos ensaios físicos, com todos os ensaios em conformidade com as normas
existentes. A tabela 4.2 apresenta os valores dos ensaios químicos realizados pelo fabricante, com
todos os resultados atendendo as recomendações das normas em vigor.
56
Tabela 4.1 – Ensaios físicos cimento CP V ARI. Ensaios Fabricante
Peneira # 400 (%) - NBR 9202 3,09
Blaine (cm²/g) NBR - 7223 4640
Relação água/cimento (%) 29,9
Tempo Pega (min) - NBR 11581 Início 149
Fim 191
Resistência à Compressão (MPa) - NBR 7215
1 dia 29
3 dias 41,6
7 dias 46,2
28 dias 55,1
Tabela 4.2 – Ensaios químicos cimento CP V ARI. Ensaios Fabricante
CO2 (%) - NBR 11583 1,77
PF 500°C (%) - IT 22 0,79
PF 1000°C (%) - NBR 5743 3,33
R. Insol. (%) - NBR 5744 0,53
SO3 (%) - NBR 5745 2,75
4.1.2 Agregados Miúdos
Os agregados miúdos foram caracterizados físicamente. A NBR 15116 (2004) determina
os ensaios de caracterização do agregado reciclado para utilização em concretos. Para esta
pesquisa, a areia comum também foi caracterizada conforme a norma supracitada para efeito de
comparação com o agregado reciclado.
A areia comum utilizada foi a areia de rio, proveniente de lavra da região de Aguaí-SP,
figura 4.1 (a). A porcelana miúda, foi resultante da moagem de isoladores elétricos de porcelana,
em granulometria similar a areia comum, figura 4.1 (b).
57
(a) (b)
Figura 4.1 – Areia comum (a) e porcelana miúda (b).
Na tabela 4.3 são apresentadas as porcentagens retidas nas peneiras de ensaios de cada
agregado miúdo, e na figura 4.2 tem-se a representação gráfica da distribuição granulométrica da
areia comum e da porcelana moída, ensaio realizado de acordo com a NBR 7211 (2005).
Tabela 4.3 – Distribuição granulométrica agregados miúdos.
Peneiras (mm) Areia Comum Porcelana Miúda
% Retida % Acumulada % Retida % Acumulada
9,5 0 0 0 0
* 6,3 2 2 0 0
4,8 3 5 2 2
2,4 17 22 22 24
1,2 24 47 31 55
0,6 20 67 14 69
0,3 17 83 12 81
0,15 11 94 8 89
* Fundo 6 100 11 100
58
Figura 4.2 – Distribuição granulométrica agregados miúdos.
Observa-se que tanto a areia comum como a porcelana estão dentro dos limites de
utilização, conforme NBR 7211 (2005), com distribuição granulométrica similares. Os demais
ensaios de caracterização física dos agregados miúdos, areia comum e porcelana miúda, são
apresentados na tabela 4.4
Tabela 4.4 – Ensaios físicos agregados miúdos.
Ensaios Areia
Comum Porcelana
Miúda Dimensão Máxima Característica (mm) 4,8 4,8
Módulo de Finura 4,46 3,18
Massa Específica Frasco de Chapman (g/cm³) - NBR 9776 2,63 2,37
Massa Unitária (g/cm³) - NBR 7251 1,47 1,18
Torrões de Argila e Materiais Friáveis(%) - NBR 7218 0 0
Teor de Material Passante na Peneira 75 µm (%) – NBR NM 46 2,37 1,31
Absorção de Água (%) – NBR NM 30 0,15 0,05
Observa-se com estes ensaios de caracterização física dos agregados miúdos,
similaridade entre a areia comum e a porcelana miúda, podendo este material alternativo
substituir o material comum em concretos e argamassas.
0
20
40
60
80
100
0,15 0,3 0,6 1,18 2,36 4,75 6,3 9,5
Po
rce
nta
gem
Re
tid
a A
cum
ula
da
Peneiras com Abertura de Malha (mm)
Distribuição Granulométrica
Lim. Inferior
Lim. Superior
Areia Comum
Porcelana Miúda
59
4.1.3 Agregados Graúdos
A NBR 15116 (2004) determina os ensaios de caracterização do agregado graúdo
reciclado para utilização em concretos. Assim, a brita 0 e a brita 1, também foram ensaiadas
conforme esta norma para efeitos de comparação com o agregado graúdo reciclado utilizado.
Tanto a brita 0 como a brita 1, são rochas basálticas, provenientes de extração na cidade de
Paulínia-SP. Na figura 4.3 (a) tem-se uma amostra da brita 0 e na figura 4.3 (b), tem-se a brita 1.
(a) (b)
Figura 4.3 – Brita 0 (a) e brita 1(b).
Já a porcelana graúda, foi resultante da moagem de isoladores elétricos de porcelana, em
granulometria similar a brita 1, tendo nas figuras 4.4(a) e 4.4(b), suas representações. Entretanto,
na figura 4.4(b) observa-se a forma lamelar que ficam os isoladores após a moagem.
(a) (b)
Figura 4.4 – Porcelana graúda utilizada (a) e sua forma lamelar (b).
60
Na tabela 4.5 são apresentadas as porcentagens retidas e acumuladas de cada agregado
graúdo, e na figura 4.5 tem-se a representação gráfica da distribuição granulométrica da brita 0,
da brita 1 e da porcelana graúda moída, ensaio realizado de acordo com a NBR 7211 (2005).
Tabela 4.5 – Distribuição granulométrica agregados graúdos.
Peneiras (mm)
Brita 0 Brita 1 Porcelana Graúda % Retida % Acumulada % Retida % Acumulada % Retida % Acumulada
75 0 0 0 0 0 0
63 0 0 0 0 0 0
50 0 0 0 0 0 0
37,5 0 0 0 0 0 0
31,5 0 0 0 0 5 5
25 0 0 0 0 10 15
19 0 0 0 0 14 29
12,5 0 0 72 72 25 54
9,5 0 0 14 86 22 76
6,3 28 28 13 99 20 96
4,75 48 76 1 100 4 100
Fundo 24 100 0 100 0 100
Figura 4.5 – Distribuição granulométrica agregados graúdos.
0
20
40
60
80
100
Po
cen
tage
m R
eti
da
Acu
mu
lad
a (%
)
Peneiras com Abertura de Malha (mm)
Distribuição Granulométrica
4,75/12,5
9,5/25
19/31,5
25/50
37,5/75
Brita 0
Brita 1
Porcelana Graúda
61
Os demais ensaios de caracterização física dos agregados graúdos, brita 0, brita 1 e
porcelana graúda, são apresentados na tabela 4.6
Tabela 4.6 – Ensaios físicos agregados graúdos.
Ensaios Brita 0 Brita 1 Porcelana Graúda
Dimensão Máxima Característica (mm) 9,5 19 19
Módulo de Finura 5,63 6,86 1,63
Massa Específica Seca (g/cm³) – NBR NM 53 2,87 3 2,44
Massa Específica Saturada (g/cm³) – NBR NM 53 2,94 3,02 2,45
Torrões de Argila e Materiais Friáveis(%) - NBR 7218 0 0 0
Teor de Material Passante na Peneira 75 µm (%) – NBR NM 46 0,78 0,69 0,4
Absorção de Água (%) – NBR NM 53 2,55 0,58 0,08
Resistência à Compressão Simples (MPa) 220 220 216
A porcelana graúda, quase não possui absorção, visto que o isolador de porcelana tem
que ser um material impermeável. Entretanto, esta absorção é explicada pelo processo de
moagem, podendo esta porcelana ficar com microfissuras, por onde a água é absorvida. Em
relação aos demais ensaios, há uma similaridade entre os dois tipos de brita e a porcelana graúda,
com estes resultados permitindo num primeiro instante a utilização da porcelana em substituição
aos agregados graúdos comuns em concretos.
62
4.2 METODOLOGIA DOS ENSAIOS COM CONCRETO
4.2.1 Determinação do Traço
Foi determinado um traço de concreto através do método do IPT-Modificado
apresentado por Helene (2005), com todos os materiais dosados em massa. Inicialmente, foi
fixada uma resistência do concreto aos 28 dias de 30 MPa, com um consumo de cimento mínimo
de 300 kg/m³. Com estes dados iniciais, determinou-se a relação água/cimento de 0,47 e a relação
cimento/agregado de 1:5, em função do diâmetro máximo do agregado e do tipo de adensamento
do concreto.
Determinou-se em seguida a quantidade de agregado miúdo, de duas vezes a quantidade
de cimento, e a quantidade do agregado graúdo, sendo que esta foi dividida em duas
granulometrias, brita 0 e brita 1, utilizando 1,5 de cada brita. Por final, calculou-se o consumo de
cimento, que foi aproximado para 375 kg/m³. Assim, o traço determinado foi de 1: 2: 1,5: 1,5:
0,47 (cimento: areia: brita 0: brita 1: água), com todos os materiais dosados em massa.
Nesta pesquisa optou-se pela confecção de concretos sem aditivos, com o intuito de
medir as reais contribuições dos isoladores de porcelana moídos em concretos, pois uma melhora
de trabalhabilidade e cura, por exemplo, inicialmente atribuída a porcelana, pode ser resultante da
ação do aditivo.
Assim, na tabela 4.7 são apresentadas as quantidades dos materiais para uma moldagem
de 1 m³ de concreto e na tabela 4.8 são apresentadas as quantidades de materiais utilizadas em
cada dosagem de concreto, com volume de 0,090 m³ (90 litros).
63
Tabela 4.7 – Quantidades de materiais (kg) para o traço 1: 2: 1,5: 1,5: 0,47. Traço 1,0 m³ de concreto
Materiais Cimento Areia Brita 0 Brita 1 Água Quantidades (kg) 375,00 750,00 562,50 562,50 176,25
Tabela 4.8 – Quantidades de materiais para cada dosagem – 0,090 m³ de concreto. Materiais Cimento (kg) Areia (kg) Pedrisco (kg) Brita 1 (kg) Água (kg)
Cura Úmida 33,75 67,50 50,63 50,63 15,86
Cura Ar Livre 33,75 67,50 50,63 50,63 15,86
4.2.2 Descrição das Séries de Ensaios
4.2.2.1 Concreto com Isolador de Porcelana Moído
Para este trabalho foram realizadas substituições em massa de 0%, 25%, 50%, 75% e
100% tanto do agregado miúdo (areia), como o agregado graúdo (brita 1), por isoladores elétricos
de porcelana moídos em granulometria similares a estes agregados comuns.
Dois tipos de cura foram realizados: cura submersa, conforme o recomendado por norma
(NBR 5738: 2003) e cura ao ar, isto é, os concretos ficaram mantidos em ambiente fechado, mas
não receberam nenhum tipo de hidratação até a data de ensaio, tipo de cura este mais similar ao
realizado em obras. As séries moldadas foram assim classificadas:
- Referência: concreto de traço 1: 2: 1,5: 1,5: 0,47 (cimento: areia: brita 0: brita 1:
água), curado submerso (Ref. U) e ao ar livre (Ref. A), com todos os agregados convencionais;
- AM 25: concreto de traço 1: 2: 1,5: 1,5: 0,47 (cimento: areia: brita 0: brita 1: água),
com substituição em massa de 25% do agregado miúdo (areia) por isoladores de porcelana
moídos em granulometria similar a areia e curado submerso (AM 25 U) e ao ar livre (AM 25 A);
64
- AM 50: concreto de traço 1: 2: 1,5: 1,5: 0,47 (cimento: areia: brita 0: brita 1: água),
com substituição em massa de 50% do agregado miúdo (areia) por isoladores de porcelana
moídos em granulometria similar a areia e curado submerso (AM 50 U) e ao ar livre (AM 50 A);
- AM 75: concreto de traço 1: 2: 1,5: 1,5: 0,47 (cimento: areia: brita 0: brita 1: água),
com substituição em massa de 75% do agregado miúdo (areia) por isoladores de porcelana
moídos em granulometria similar a areia e curado submerso (AM 75 U) e ao ar livre (AM 75 A);
- AM 100: concreto de traço 1: 2: 1,5: 1,5: 0,47 (cimento: areia: brita 0: brita 1: água),
com substituição em massa de 100% do agregado miúdo (areia) por isoladores de porcelana
moídos em granulometria similar a areia e curado submerso (AM 100 U) e ao ar livre (AM 100
A);
- AG 25: concreto de traço 1: 2: 1,5: 1,5: 0,47 (cimento: areia: brita 0: brita 1: água),
com substituição em massa de 25% do agregado graúdo (brita 1) por isoladores de porcelana
moídos em granulometria similar a brita 1 e curado submerso (AG 25 U) e ao ar livre (AG 25 A);
- AG 50: concreto de traço 1: 2: 1,5: 1,5: 0,47 (cimento: areia: brita 0: brita 1: água),
com substituição em massa de 50% do agregado graúdo (brita 1) por isoladores de porcelana
moídos em granulometria similar a brita 1 e curado submerso (AG 50 U) e ao ar livre (AG 50 A);
- AG 75: concreto de traço 1: 2: 1,5: 1,5: 0,47 (cimento: areia: brita 0: brita 1: água),
com substituição em massa de 75% do agregado graúdo (brita 1) por isoladores de porcelana
moídos em granulometria similar a brita 1 e curado submerso (AG 75 U) e ao ar livre (AG 75 A);
- AG 100: concreto de traço 1: 2: 1,5: 1,5: 0,47 (cimento: areia: brita 0: brita 1: água),
com substituição em massa de 100% do agregado graúdo (brita 1) por isoladores de porcelana
moídos em granulometria similar a brita 1 e curado submerso (AG 100 U) e ao ar livre (AG 100
A).
65
Para tanto são apresentadas nas tabelas 4.9 e 4.10 as quantidades de materiais a serem
utilizadas nos traços que terão a areia substituída pela porcelana miúda moída e a substituição do
agregado graúdo, brita 1.
Tabela 4.9 – Quantidades materiais (kg) – Substituição agregado miúdo. Substituição Areia por Porcelana Miúda – (kg/m³)
Traço Cimento Agregado Miúdo
Brita 0 Brita 1 Água Areia Porcelana
Ref. 375,00 750,00 - 562,50 562,50 176,25
AM 25 375,00 562,50 187,50 562,50 562,50 176,25
AM 50 375,00 375,00 375,00 562,50 562,50 176,25
AM 75 375,00 187,50 562,50 562,50 562,50 176,25
AM 100 375,00 - 750,00 562,50 562,50 176,25
Tabela 4.10 – Quantidades materiais (kg) – Substituição agregado graúdo. Substituição Brita 1 por Porcelana Graúda – (kg/m³)
Traço Cimento Areia Agregado Graúdo
Água Brita 0 Brita 1 Porcelana
Ref. U 375,00 750,00 562,50 562,50 - 176,25
AG 25 U 375,00 750,00 562,50 421,87 140,63 176,25
AG 50 U 375,00 750,00 562,50 281,25 281,25 176,25
AG 75 U 375,00 750,00 562,50 140,63 421,87 176,25
AG 100 U 375,00 750,00 562,50 - 562,50 176,25
4.2.2.2 Argamassa do Concreto
Após a realização dos ensaios com concreto descritos anteriormente, foi proposto um
estudo com a argamassa do concreto, onde algumas propriedades mecânicas foram testadas em
uma argamassa que teve substituição, de seu agregado miúdo (areia), em massa de 0%, 25%,
50%, 75% e 100%, por isoladores de porcelana moídos em granulometria similar a areia. Estas
argamassas foram curadas submersas e assim classificadas:
- Referência: argamassa do concreto de traço 1: 2: 0,47 (cimento: areia: água), com
todos os agregados convencionais;
66
- A 25: argamassa do concreto de traço 1: 2: 0,47 (cimento: areia: água), com
substituição em massa de 25% do agregado miúdo (areia) por isoladores de porcelana moídos em
granulometria similar a areia;
- A 50: argamassa do concreto de traço 1: 2: 0,47 (cimento: areia: água), com
substituição em massa de 50% do agregado miúdo (areia) por isoladores de porcelana moídos em
granulometria similar a areia;
- A 75: argamassa do concreto de traço 1: 2: 0,47 (cimento: areia: água), com
substituição em massa de 75% do agregado miúdo (areia) por isoladores de porcelana moídos em
granulometria similar a areia;
- A 100: argamassa do concreto de traço 1: 2: 0,47 (cimento: areia: água), com
substituição em massa de 100% do agregado miúdo (areia) por isoladores de porcelana moídos
em granulometria similar a areia;
4.2.3 Moldagem dos Corpos-de-prova
4.2.3.1 Concreto com Isolador de Porcelana Moído
Os traços foram moldados em betoneira, conforme a NBR 5738 (2003). Para cada traço
e tipo de cura foram moldados 28 corpos-de-prova cilíndricos de 10 x 20 cm (diâmetro x altura) e
4 corpos-de-prova prismáticos de 10 x 10 x 40 cm (altura x largura x comprimento). O processo
de adensamento foi mecânico em duas camadas, sendo sua superfície rasada.
Todos os corpos-de-prova cilíndricos foram desmoldados 24 horas após a moldagem. Os
traços de cura úmida foram curados imersos em água, sendo retirados da água 24 horas antes dos
ensaios mecânicos. Os corpos-de-prova prismáticos foram desmoldados 48 horas após a
moldagem e mantidos em cura úmida até 24 horas antes do ensaio, quando foram retirados da
água.
67
Já aqueles de cura ao ar livre, foram desmoldados na mesma idade dos de cura úmida,
porém, foram mantidos ao abrigo do sol e da ação de intempéries, com temperatura de 23 ± 2 °C
e umidade do ar de superior a 50%.
4.2.3.2 Argamassa do Concreto
Os traços de argamassa foram moldados em argamassadeira mecânica atendendo a NBR
7215 (1996). Para cada traço foram moldados 16 corpos-de-prova cilíndricos de 5 x 10 cm
(diâmetro x altura). O processo de adensamento foi manual em três camadas, com a superfície
rasada. Todos os corpos-de-prova foram desmoldados 24 horas após a moldagem, e curados
imersos em água, sendo retirados da água 24 horas antes dos ensaios mecânicos.
68
4.3 ENSAIOS COM CONCRETO
4.3.1 Concreto no Estado Fresco
No estado fresco o concreto foi submetido ao ensaio de abatimento do tronco de cone,
Slump test, conforme a NBR NM 67 (1998), e ao ensaio de tempo de início e fim de pega do
concreto, segundo a NBR NM 9 (2003).
4.3.2 Concreto no Estado Endurecido: Ensaios Mecânicos
Foram realizados cinco tipos diferentes de ensaios mecânicos, para todos os traços de
concreto:
- Ensaio de resistência à compressão simples – NBR 5739 (1994);
- Ensaio de resistência à compressão diametral – NBR 7222 (1994);
- Ensaio de resistência à tração na flexão em corpos-de-prova prismáticos – EN 12390-5
(2000);
- Ensaio de módulo de elasticidade – NBR 8522 (2003), e;
- Ensaio de capilaridade – adaptado NBR 9779 (1995).
69
4.4 ENSAIOS COM ARGAMASSA DO CONCRETO
Os ensaios mecânicos realizados para todos os traços de argamassas do concreto foram:
- Ensaio de resistência à compressão simples – NBR 7215 (1996), e;
- Ensaio de capilaridade – adaptado NBR 9779 (1995).
71
CAPÍTULO 5: RESULTADOS DOS ENSAIOS
Os resultados obtidos com os concretos, tanto nos ensaios em seu estado fresco como
endurecido, são apresentados a seguir.
5.1 CONCRETO NO ESTADO FRESCO
No estado fresco o concreto foi submetido a dois tipos de ensaios: ensaio de abatimento,
Slump test (NBR NM 67: 1998), e início e fim de pega (NBR NM 9: 2003), medindo neste ensaio
a resistência e a profundidade da penetração das agulhas.
5.1.1 Ensaio de Abatimento
Na tabela 5.1 são apresentados os valores do abatimento de todos os concretos.
Tabela 5.1 – Valores ensaio de abatimento (NBR NM 67: 1998).
Ensaio Referência Substituição Agregado Miúdo (areia) Substituição Agregado Graúdo (brita 1) AM 25 AM 50 AM 75 AM 100 AG 25 AG 50 AG 75 AG 100
Abatimento (mm) 0 0 0 0 0 0 0 22 0
Mesmo com os concretos não apresentando abatimento, Slump zero, todos os traços
mostraram-se adensáveis, isto é, foram vibrados facilmente, permitindo o preenchimento rápido
das fôrmas e moldes metálicos. Observou-se também que com o aumento da quantidade de
porcelana miúda o concreto ficou mais “colante”, isto é, pode ser explicado pela maior
quantidade de material fino presente neste tipo de agregado em elação ao agregado miúdo
comum.
72
Entretanto, com o incremento da porcelana graúda os traços não apresentaram
abatimento, visto que a porcelana é um material de baixa permeabilidade, podendo resultar num
concreto mais fluido, com o abatimento zero sendo explicado pela baixa relação água/cimento do
traço e a não utilização de superplastificantes.
Observa-se que o único traço moldado que apresentou abatimento foi o traço AG 75,
visto que no dia desta moldagem estava chovendo. Na figura 5.1, tem-se a esquerda o abatimento
do traço referência e a direita o traço AG 75.
(a) (b) Figura 5.1 – Abatimento traço referência (a) e traço AG 75 (b).
5.1.2 Ensaio de Início e Fim de Pega
Para os ensaios de início e fim de pega, a NBR NM 9: 2003 determina a utilização dos
agregados com diâmetro inferior a 4,8 mm. Pelo fato dos traços não terem apresentados
abatimento, com exceção do traço AG 75, teria que ser produzido uma grande quantidade de
concreto para ser peneirada e obter a quantidade a ser ensaiada.
Assim, foi moldado o concreto sem os agregados graúdos, e foram utilizados os mesmos
valores obtidos pelo concreto referência para aqueles moldados com porcelana graúda, traços AG
25, AG 50, AG 75 e AG 100. Foram mantidos o consumo de cimento e agregado miúdo e relação
73
água/cimento dos concretos. Portanto, o ensaio de início e fim de pega foi realizado com o
concreto referência, e com os que continham substituição do agregado miúdo (areia) pelos
isoladores elétricos de porcelana moídos, traços AM 25, AM 50, AM 75 e AM 100.
A NBR NM 9 (2003), determina que o tempo de início de pega do concreto é o tempo
decorrido após o contato inicial do cimento com a água de amassamento, com a argamassa
atingindo uma resistência à penetração, de 25 mm, igual a 3,4 MPa.
Já o tempo de fim de pega é aquele em que a argamassa atinge uma resistência à
penetração da agulha de 27,6 MPa. A real obtenção destes valores de tempo de início e fim de
pega, muitas vezes não são obtidos com a leitura do aparelho, precisa-se traçar o gráfico de
resistência e com os pontos determinar o tempo aproximado de início e fim de pega do concreto.
A umidade do ar foi mantida em todos os traços através da colocação sobre os corpos-
de-prova de pano molhado e sobre estes plásticos. Foi também molhado periodicamente o chão,
bem como a adoção de baldes com água próximos aos corpos-de-prova, evitando assim a
evaporação da água de amassamento que poderia interferir nos tempos de início e fim de pega.
A figura 5.2 ilustra à esquerda o aparelho utilizado neste ensaio (penetrômetro), é a
direita um momento de aplicação da força, observa-se também aqui todos os meios utilizados
para evitar a evaporação da água de amassamento do concreto.
(a) (b) Figura 5.2 – Penetrômetro (a) e penetração (b).
74
Na tabela 5.2 são apresentados os tempos de aproximados de início e fim de pega dos
traços de concretos, obtidos através do gráfico de resistência à penetração apresentado na figura
5.3.
Tabela 5.2 – Tempo decorrido de início e fim de pega (NBR NM 9: 2003). Ensaio Referência AM 25 AM 50 AM 75 AM 100 AG 25 AG 50 AG 75 AG 100
Início de Pega (min) 180 135 125 95 130 180 180 180 180
Fim de Pega (min) 335 240 250 235 230 335 335 335 335
0 50 100 150 200 250 300 350
0
10
20
30
Referência
e Traços AG
AM 25
AM 50
AM 75
AM 100
Início e Fim de Pega
Resis
tência
(M
Pa)
Tempo de Ensaio (min)
Figura 5.3 – Início e fim de pega.
Os valores do tempo de início de pega apresentaram maiores discrepâncias que os
obtidos nos fim de pega. Os tempos de fim de pega nos concretos moldados com porcelana
miúda, foram similares, mas bem inferiores ao medido no concreto referência, podendo indicar
uma influência da maior quantidade de material fino proveniente da moagem da porcelana, fator
este que pode ser contornado com a adição de aditivos retardares de pega ao concreto.
75
5.2 CONCRETO NO ESTADO ENDURECIDO
No estado endurecido os traços de concreto foram ensaiados quanto a seguintes
propriedades:
- Resistência à compressão simples: ensaiada de acordo com a NBR 5739 (1994) com
os ensaios realizados nas idades de 3, 7 e 28 dias após a moldagem, com quatro corpos-de-prova
para cada idade;
- Resistência à compressão diametral: ensaiada de acordo com a NBR 7222 (1994) na
idade de 28 dias após a moldagem, com quatro corpos-de-prova para cada idade;
- Resistência à tração na flexão: ensaiada de acordo com a EN 12390-5 (2000) na
idade de 28 dias após a moldagem, com quatro corpos-de-prova para cada idade;
- Módulo de elasticidade: ensaiado de acordo com a NBR 8522 (2003) nas idades de 7
e 28 dias após a moldagem, com três corpos-de-prova para cada idade;
- Capilaridade: ensaiada de acordo com a NBR 9779 (1995) na idade de 28 dias após a
moldagem, com quatro corpos-de-prova para cada idade;
- Altura capilar: ensaiada de acordo com a NBR 9779 (1995) na idade de 28 dias após
a moldagem, com quatro corpos-de-prova para cada idade, e;
- Quantidade de água absorvida: ensaiada de acordo com a NBR 9779 (1995) na idade
de 28 dias após a moldagem com quatro corpos-de-prova para cada idade.
76
5.2.1 Substituição Agregado Miúdo
Na tabela 5.3 são apresentados os valores médios dos ensaios realizados para os traços
com cura úmida, substituindo o agregado miúdo (areia) por isoladores de porcelana moídos em
granulometria similar a areia.
Tabela 5.3 – Resultados ensaios substituição agregado miúdo (areia) – cura úmida.
Ensaio Idade Traço
Referência AM 25 AM 50 AM 75 AM 100
Compressão Simples (MPa) 3 dias 43,1 42,1 41,8 43,9 41,1
7 dias 50,6 50,7 49,1 49,5 49,8
28 dias 62,8 56,8 61,4 64,1 66,8
Compressão Diametral (MPa) 28 dias 4,43 4,46 4,89 4,90 4,77
Tração na Flexão (MPa) 28 dias 6,56 6,90 5,77 7,22 6,37
Módulo Elasticidade (GPa) 7 dias 38,0 31,8 35,0 31,5 33,6
28 dias 44,0 38,0 38,2 40,4 39,0
Capilaridade (g/cm²) 28 dias 0,406 0,391 0,305 0,313 0,339
Altura Capilar (cm) 28 dias 4,7 4,4 4,0 3,8 4,0
Quantidade de Água Absorvida (g) 28 dias 30,4 30,7 24,0 24,6 26,8
Já na tabela 5.4 têm-se a comparação dos valores obtidos nos traços com porcelana
miúda de cura úmida com o traço Referência.
Tabela 5.4 – Comparação resultados traços agregado miúdo/referência – cura úmida. Ensaio Idade AM 25/Ref AM 50/Ref AM 75/Ref AM 100/Ref
Compressão Simples (MPa) 3 dias 0,98 0,97 1,02 0,95
7 dias 1,00 0,97 0,98 0,98
28 dias 0,90 0,98 1,02 1,06
Compressão Diametral (MPa) 28 dias 1,01 1,10 1,11 1,08
Tração na Flexão (MPa) 28 dias 1,05 0,88 1,10 0,97
Módulo Elasticidade (GPa) 7 dias 0,84 0,92 0,83 0,88
28 dias 0,86 0,87 0,92 0,89
Capilaridade (g/cm²) 28 dias 0,96 0,75 0,77 0,83
Altura Capilar (cm) 28 dias 0,94 0,85 0,81 0,85
Quantidade de Água Absorvida (g) 28 dias 1,01 0,79 0,81 0,88
77
Os resultados dos traços com porcelana miúda e cura ao ar livre são apresentados na
tabela 5.5. Na tabela 5.6 tem-se a comparação dos valores obtidos pelos traços com porcelana e a
referência.
Tabela 5.5 – Resultados ensaios substituição agregado miúdo (areia) – cura ar livre.
Ensaio Idade Traço
Referência AM 25 AM 50 AM 75 AM 100
Compressão Simples (MPa) 3 dias 37,8 39,4 42,6 40,1 39,0
7 dias 47,4 49,2 46,0 47,5 46,9
28 dias 56,0 55,8 50,1 51,3 55,3
Compressão Diametral (MPa) 28 dias 4,07 4,21 4,34 4,17 4,39
Tração na Flexão (MPa) 28 dias 7,02 6,29 5,76 6,26 5,90
Módulo Elasticidade (GPa) 7 dias 38,1 28,8 32,9 30,0 33,8
28 dias 39,0 30,6 33,6 33,7 33,4
Capilaridade (g/cm²) 28 dias 0,556 0,536 0,489 0,521 0,432
Altura Capilar (cm) 28 dias 5,6 5,5 5,6 5,4 5,6
Quantidade de Água Absorvida (g) 28 dias 43,8 42,1 38,4 40,9 33,9
Tabela 5.6 –Comparação resultados traços agregado miúdo/referência – cura ao ar livre. Ensaio Idade AM 25/Ref AM 50/Ref AM 75/Ref AM 100/Ref
Compressão Simples (MPa) 3 dias 1,04 1,13 1,06 1,03
7 dias 1,04 0,97 1,00 0,99
28 dias 1,00 0,89 0,92 0,99
Compressão Diametral (MPa) 28 dias 1,03 1,07 1,02 1,08
Tração na Flexão (MPa) 28 dias 0,90 0,82 0,89 0,84
Módulo Elasticidade (GPa) 7 dias 0,76 0,86 0,79 0,89
28 dias 0,78 0,86 0,86 0,86
Capilaridade (g/cm²) 28 dias 0,96 0,88 0,94 0,78
Altura Capilar (cm) 28 dias 0,98 1,00 0,96 1,00
Quantidade de Água Absorvida (g) 28 dias 0,96 0,88 0,93 0,77
78
5.2.2 Substituição Agregado Graúdo
Na tabela 5.7 são apresentados os valores médios dos ensaios realizados nos traços de
cura úmida, com substituição do agregado graúdo (brita 1) por isoladores de porcelana moídos
graúdos. Já a tabela 5.8 apresenta a comparação dos resultados dos concretos com porcelana
graúda e cura úmida e o traço referência.
Tabela 5.7 – Resultados ensaios substituição agregado graúdo (brita 1) – cura úmida.
Ensaio Idade Traço
Referência AG 25 AG 50 AG 75 AG 100
Compressão Simples (MPa) 3 dias 43,1 38,2 35,2 31,3 34,4
7 dias 50,6 43,4 41,6 41,5 35,7
28 dias 62,8 53,7 48,9 46,2 44,6
Compressão Diametral (MPa) 28 dias 4,43 4,31 4,59 4,35 3,92
Tração na Flexão (MPa) 28 dias 6,56 5,55 5,85 6,71 6,02
Módulo Elasticidade (GPa) 7 dias 38,0 34,0 28,1 34,5 36,5
28 dias 44,0 34,3 38,4 41,2 39,1
Capilaridade (g/cm²) 28 dias 0,406 0,312 0,447 0,455 0,285
Altura Capilar (cm) 28 dias 4,7 3,4 4,0 4,6 4,1
Quantidade de Água Absorvida (g) 28 dias 30,4 24,5 35,1 35,6 22,3
Tabela 5.8 – Comparação resultados traços agregado graúdo/referência – cura úmida. Ensaio Idade AG 25/Ref AG 50/Ref AG 75/Ref AG 100/Ref
Compressão Simples (MPa) 3 dias 0,89 0,82 0,73 0,80
7 dias 0,86 0,82 0,82 0,71
28 dias 0,85 0,78 0,74 0,71
Compressão Diametral (MPa) 28 dias 0,97 1,04 0,98 0,88
Tração na Flexão (MPa) 28 dias 0,85 0,89 1,02 0,92
Módulo Elasticidade (GPa) 7 dias 0,89 0,74 0,91 0,96
28 dias 0,78 0,87 0,94 0,89
Capilaridade (g/cm²) 28 dias 0,77 1,10 1,12 0,70
Altura Capilar (cm) 28 dias 0,72 0,85 0,98 0,87
Quantidade de Água Absorvida (g) 28 dias 0,81 1,15 1,17 0,73
79
Os resultados dos traços de cura ao ar livre são apresentados na tabela 5.9, ao passo que
na tabela 5.10 tem-se a comparação dos resultados dos concretos com porcelana graúda e cura ao
ar livre com a referência.
Tabela 5.9 – Resultados ensaios substituição agregado graúdo (brita 1) – cura ar livre.
Ensaio Idade Traço
Referência AG 25 AG 50 AG 75 AG 100
Compressão Simples (MPa) 3 dias 37,8 36,8 32,6 32,0 32,8
7 dias 47,4 42,9 39,9 39,0 34,7
28 dias 56,0 49,2 43,7 45,8 40,1
Compressão Diametral (MPa) 28 dias 4,07 4,15 3,98 3,90 4,04
Tração na Flexão (MPa) 28 dias 7,02 6,18 5,41 5,68 5,63
Módulo Elasticidade (GPa) 7 dias 38,1 31,0 31,9 29,3 34,1
28 dias 39,0 30,9 31,3 30,9 35,0
Capilaridade (g/cm²) 28 dias 0,556 0,518 0,577 0,529 0,425
Altura Capilar (cm) 28 dias 5,6 4,6 4,8 5,0 4,6
Quantidade de Água Absorvida (g) 28 dias 43,8 40,8 45,8 41,5 33,4
Tabela 5.10 –Comparação resultados traços agregado graúdo/referência – cura ao ar livre. Ensaio Idade AG 25/Ref AG 50/Ref AG 75/Ref AG 100/Ref
Compressão Simples (MPa) 3 dias 0,97 0,86 0,85 0,87
7 dias 0,90 0,84 0,82 0,73
28 dias 0,88 0,78 0,82 0,72
Compressão Diametral (MPa) 28 dias 1,02 0,98 0,96 0,99
Tração na Flexão (MPa) 28 dias 0,88 0,77 0,81 0,80
Módulo Elasticidade (GPa) 7 dias 0,81 0,84 0,77 0,90
28 dias 0,79 0,80 0,79 0,90
Capilaridade (g/cm²) 28 dias 0,93 1,04 0,95 0,76
Altura Capilar (cm) 28 dias 0,82 0,86 0,89 0,82
Quantidade de Água Absorvida (g) 28 dias 0,93 1,05 0,95 0,76
80
5.3 ARGAMASSA DO CONCRETO
A argamassa do concreto foi submetida aos seguintes ensaios mecânicos:
- Resistência à compressão simples: ensaiada de acordo com a NBR 7215 (1996) com
os ensaios realizados nas idades de 3, 7 e 28 dias após a moldagem, com quatro corpos-de-prova
para cada idade;
- Capilaridade: ensaiada de acordo com a NBR 9779 (1995) na idade de 28 dias após a
moldagem, com quatro corpos-de-prova para cada idade;
- Altura capilar: ensaiada de acordo com a NBR 9779 (1995) na idade de 28 dias após
a moldagem, com quatro corpos-de-prova para cada idade, e;
- Quantidade de água absorvida: ensaiada de acordo com a NBR 9779 (1995) na idade
de 28 dias após a moldagem com quatro corpos-de-prova para cada idade.
Na tabela 5.11 têm-se os resultados obtidos pelas argamassas do concreto e na tabela
5.12 tem-se a comparação dos resultados dos traços com porcelana miúda com a referência.
Tabela 5.11 – Resultados ensaios argamassa do concreto.
Ensaio Idade Traço
Referência A 25 A 50 A 75 A 100
Compressão Simples (MPa) 3 dias 27,8 33,0 32,2 42,5 41,6
7 dias 38,2 36,0 43,8 43,9 44,8
33 dias 45,1 44,2 48,5 49,5 53,7
Capilaridade (g/cm²) 28 dias 0,563 0,502 0,456 0,461 0,439
Altura Capilar (cm) 28 dias 5,5 4,8 4,7 4,8 4,7
Quantidade de Água Absorvida (g) 28 dias 11,1 9,9 8,9 9,0 8,6
81
Tabela 5.12 –Comparação resultados argamassa do concreto/referência.
Ensaio Idade Traço
A 25/Ref. A 50/Ref. A 75/Ref. A 100/Ref.
Compressão Simples (MPa) 3 dias 1,19 1,16 1,53 1,50
7 dias 0,94 1,15 1,15 1,17
33 dias 0,98 1,08 1,10 1,19
Capilaridade (g/cm²) 28 dias 0,89 0,81 0,82 0,78
Altura Capilar (cm) 28 dias 0,87 0,85 0,87 0,85
Quantidade de Água Absorvida (g) 28 dias 0,89 0,80 0,81 0,77
83
CAPÍTULO 6: ANÁLISE DOS RESULTADOS
Cada propriedade ensaiada do concreto foi analisada separadamente, comparando entre
ambas as porcentagens de substituição de cada agregado e a influência do tipo de cura, úmida e ar
livre.
6.1 CONCRETO NO ESTADO FRESCO
6.1.1 Ensaio de abatimento
Realizado de acordo com a NBR NM 67 (1998), todos os traços moldados, independente
do agregado substituído, tiveram abatimento zero, com exceção do traço AG 75, abatimento de
22mm, porém, este dia estava chuvoso, fator este que pode ter influenciado o abatimento.
6.1.2 Ensaio de Início e Fim de Pega
Quanto ao tempo de início e fim de pega do concreto, estes foram realizados de acordo
com a NBR NM 9 (2003). Assim, foram moldados cinco traços diferentes: o concreto referência
que também teve seus resultados utilizados nos traços com substituição do agregado graúdo (brita
1), pois a norma regulamentadora desde ensaio, indica a utilização de material com diâmetro
inferior a 4,8 mm, e o agregado graúdo tem diâmetro superior a 4,8 mm, e os traços com
substituição do agregado miúdo (areia) pela porcelana moída, traços AM 25, AM 50, AM 75 e
AM 100.
Na figura 6.1 tem-se a evolução do tempo decorrido do ensaio, bem como a resistência à
penetração da agulha no concreto.
84
0 30 60 90 120 150 180 210 240 270 300 330 360
0
10
20
30
40 Referência
AM 25
AM 50
AM 75
AM 100
Resistência à PenetraçãoR
esis
tência
(M
Pa)
Tempo de Ensaio (min)
Figura 6.1 – Resistência à penetração (NBR NM 9:2003).
Observa-se na figura 6.1 a evolução da resistência à penetração dos traços de concreto,
tendo o concreto referência apresentado maiores tempos de início e fim de pega em comparação
aos concretos com a substituição do agregado miúdo (areia).
O traço moldado que apresentou menor tempo decorrido para o início de pega foi o traço
AM 75, com valor aproximado de 95 minutos, valor 47% abaixo do medido no concreto
referência, que foi de 180 minutos. Os demais traços, AM 25, AM 50 e AM 100, apresentaram
tempos de início de pega da ordem de 28% abaixo do medido no concreto referência.
Quanto ao tempo de fim de pega do concreto o traço AM 100 obteve esta resistência a
aproximadamente 230 minutos após o contato do cimento com a água, 31% menor que a
referência com 335 min. Todos os demais traços com substituição do agregado miúdo, AM 25,
AM 50 e AM 75 apresentaram resultados de fim de pega similares ao de traço AM 100,
compreendendo valores de 235 a 250 minutos, cerca de 28% inferior a referência. Este menor
tempo de início e fim de pega pode ser atribuído a uma possível reação pozolânica da porcelana
moída miúda.
6.2 CONCRETO NO ESTADO
6.2.1 Substituição do Agregado Miúdo
6.2.1.1 Resistência à compressão simples
- Traços de Cura Úmida:
realizados nas idades de 3, 7 e 28 dias. Foram ensaiados, para cada idade 4 corpos
cilíndricos, conforme a NBR 5739 (1994)
destas resistências, para os traços de concreto: Referência, AM 25 U, AM 50 U, AM 75 U e AM
100 U.
Figura 6.2 – Resistência à compressão simples
Observa-se que os traços com maiores teores de porcelana apresentaram resultados
similares e até superiores ao concreto referência.
0,0
10,0
20,0
30,0
40,0
50,0
60,0
70,0
3 dias
43,142,141,843,9
Re
sist
ên
cia
(MP
a)
Resistência à Compressão Simples
85
CONCRETO NO ESTADO ENDURECIDO
Substituição do Agregado Miúdo
Resistência à compressão simples
Traços de Cura Úmida: Os ensaios de resistência à compressão simples foram
realizados nas idades de 3, 7 e 28 dias. Foram ensaiados, para cada idade 4 corpos
NBR 5739 (1994). Na figura 6.2 são apresentados os valores médios
ra os traços de concreto: Referência, AM 25 U, AM 50 U, AM 75 U e AM
Resistência à compressão simples – Agregado miúdo – cura úmida (NBR 5739: 1994).
se que os traços com maiores teores de porcelana apresentaram resultados
similares e até superiores ao concreto referência.
7 dias 28 dias
50,6
62,8
50,7
56,8
49,1
61,4
43,949,5
64,1
41,1
49,8
66,8
Idades de Ensaio
Resistência à Compressão Simples - Cura Úmida
ensaios de resistência à compressão simples foram
realizados nas idades de 3, 7 e 28 dias. Foram ensaiados, para cada idade 4 corpos-de-prova
. Na figura 6.2 são apresentados os valores médios
ra os traços de concreto: Referência, AM 25 U, AM 50 U, AM 75 U e AM
cura úmida (NBR 5739: 1994).
se que os traços com maiores teores de porcelana apresentaram resultados
Cura Úmida
Referência
AM 25 U
AM 50 U
AM 75 U
AM 100 U
86
Na idade de 3 dias, os valores obtidos foram muito similares, com o traço AM 100 U
apresentando resistência 5% abaixo da referência. Entretanto, o traço AM 75 U, resultou num
aumento de 2% na resistência em comparação a referência.
Para a idade de 7 dias, o traço que apresentou menor resistência em comparação a
referência, foi o traço AM 50 U, com decréscimo de resistência na ordem de 3%, com os demais
traços apresentando valores dentro deste intervalo.
Já na idade de 28 dias, o traço AM 75 U apresentou um aumento de resistência de 2%
em comparação a referência, porém, o traço AM 100 U apresentou elevação da ordem de 6% em
relação a referência. O traço AM 25 U obteve um decréscimo de resistência da ordem de 10%, do
valor médio da referência, já o traço AM 50 U ao final de 28 dias apresentou valor de resistência
médio de cerca de 2% abaixo da referência. Na figura 6.3 tem-se a evolução da resistência à
compressão simples ao longo das idades de ensaio.
0 4 8 12 16 20 24 28
0
10
20
30
40
50
60
70
Evolução Resistência Compressão Simples
Referência
AM 25 U
AM 50 U
AM 75 U
AM 100 U
Resis
tência
(M
Pa)
Data Ensaios
Figura 6.3 – Evolução resistência à compressão simples – Agregado miúdo – Cura úmida.
87
Observa-se pela figura 6.3 que o traço AM 25 U, teve um aumento de resistência de 3
aos 28 dias de 35%, aumento este 11% menor que o traço referência que teve aumento de 46%.
Já o traço AM 50 U apresentou aumento de 47%, valor similar a referência. O aumento da
resistência do traço AM 75 U foi de 46%, evolução também similar a referência. Já o traço AM
100 U obteve um aumento de resistência de cerca de 63%, aumento este 17% maior que a
referência.
Quanto ao tipo de ruptura, em todas as idades estas foram de dois tipos, segundo a
classificação da NBR 5739 (1944): cônica, figura 6.4 (a) e cônica e cisalhada, figura 6.4 (b). Nos
ensaios de 28 dias, as rupturas dos corpos-de-prova, para todos os traços, ocorreram de forma
brusca.
(a) (b)
Figura 6.4 – Tipos de ruptura: cônica (a) e cônica e cisalhada (b).
- Traços de Cura ao Ar Livre: Nos ensaios de resistência à compressão simples as
idades ensaiadas foram 3, 7 e 28 dias, com 4 corpos-de-prova cilíndricos para cada idade,
conforme a NBR 5739 (1994)
resistências, para os traços de concreto: Referência, AM 25 A, AM 50 A, AM 75 A e AM 100 A.
Figura 6.5 – Resistência à compressão simples
Nas primeiras idades, 3 e 7 dias, os traços com a porcelana atingiram resistências médias
até superiores ao concreto referência, fato não observado na idade de 28 dias.
Aos 3 dias de idade, o aumento de resistência dos concretos com porcelana variou de
3%, para o traço AM 100 A, até 13% para o traço AM 50 A, em comparação ao traço referência,
ficando os demais traços com aumento dentro deste intervalo.
Já aos 7 dias, os aumentos foram menores, apresentando o traço AM 50 A um
decréscimo de 3% de resistênci
apresentou o traço AM 25 A, de 4%.
Ao final dos ensaios, com idade de 28 dias, todos os traços com porcelana apresentaram
resistências à compressão menores que o concreto referência, atingindo resis
11% e 9%, para os traços AM 50 A e AM 75 A, respectivamente. Já os traços AM 25 A e AM
100 A, tiveram resistência inferiores a pouco mais de 1% em comparação a referência. A
evolução da resistência à compressão destes traços é ilustrad
0,0
10,0
20,0
30,0
40,0
50,0
60,0
3 dias
37,839,442,6
40,1
Re
sist
ên
cia
(MP
a)
Resistência à Compressão Simples
88
NBR 5739 (1994). Na figura 6.5 são apresentados os valores médios destas
ra os traços de concreto: Referência, AM 25 A, AM 50 A, AM 75 A e AM 100 A.
Resistência à compressão simples – Agregado miúdo – cura ar livre
Nas primeiras idades, 3 e 7 dias, os traços com a porcelana atingiram resistências médias
até superiores ao concreto referência, fato não observado na idade de 28 dias.
Aos 3 dias de idade, o aumento de resistência dos concretos com porcelana variou de
, para o traço AM 100 A, até 13% para o traço AM 50 A, em comparação ao traço referência,
ficando os demais traços com aumento dentro deste intervalo.
Já aos 7 dias, os aumentos foram menores, apresentando o traço AM 50 A um
decréscimo de 3% de resistência em relação a referência. O maior aumento de resistência
apresentou o traço AM 25 A, de 4%.
Ao final dos ensaios, com idade de 28 dias, todos os traços com porcelana apresentaram
resistências à compressão menores que o concreto referência, atingindo resis
11% e 9%, para os traços AM 50 A e AM 75 A, respectivamente. Já os traços AM 25 A e AM
100 A, tiveram resistência inferiores a pouco mais de 1% em comparação a referência. A
evolução da resistência à compressão destes traços é ilustrada na figura 6.6.
7 dias 28 dias
47,4
56,0
49,2
55,8
46,050,1
40,1
47,551,3
39,046,9
55,3
Idades de Ensaio
Resistência à Compressão Simples - Cura Ar Livre
. Na figura 6.5 são apresentados os valores médios destas
ra os traços de concreto: Referência, AM 25 A, AM 50 A, AM 75 A e AM 100 A.
ar livre (NBR 5739: 1994).
Nas primeiras idades, 3 e 7 dias, os traços com a porcelana atingiram resistências médias
até superiores ao concreto referência, fato não observado na idade de 28 dias.
Aos 3 dias de idade, o aumento de resistência dos concretos com porcelana variou de
, para o traço AM 100 A, até 13% para o traço AM 50 A, em comparação ao traço referência,
Já aos 7 dias, os aumentos foram menores, apresentando o traço AM 50 A um
a em relação a referência. O maior aumento de resistência
Ao final dos ensaios, com idade de 28 dias, todos os traços com porcelana apresentaram
resistências à compressão menores que o concreto referência, atingindo resistência inferiores de
11% e 9%, para os traços AM 50 A e AM 75 A, respectivamente. Já os traços AM 25 A e AM
100 A, tiveram resistência inferiores a pouco mais de 1% em comparação a referência. A
Cura Ar Livre
Referência
AM 25 A
AM 50 A
AM 75 A
AM 100 A
89
0 4 8 12 16 20 24 28
0
10
20
30
40
50
60
Evolução Resistência Compressão Simples
Referência
AM 25 A
AM 50 A
AM 75 A
AM 100 A
Resis
tência
(M
Pa)
Data Ensaios
Figura 6.6 – Evolução resistência à compressão simples – Agregado miúdo – cura ar livre.
A evolução da resistência dos traço AM 25 A e AM 100 A, ao longo das idades de
ensaio foi de 42%, valor este 6% inferior ao traço referência que apresentou uma evolução de
48%. Já o traço AM 50 A, resultou na menor evolução de resistência, visto que este traço
apresentou uma evolução de apenas 18%, de 3 a 28 dias, valor 30% menor que a referência,
ficando o traço AM 75 A com um evolução intermediária entre estes traços, com evolução de
28% ao longo das idades ensaiadas.
Em relação ao tipo de ruptura dos corpos-de-prova ensaiados, a maioria das rupturas
pode ser classificada conforme a NBR 5739 (1994) em cisalhada. Nestes concretos de cura ao ar
livre a ruptura ocorria de forma mais lenta, muitas vezes os corpos-de-prova fissuravam e não
rompiam, figura 6.7 (a), mas continuando com a aplicação de carga os corpos-de-prova
chegavam a romper, figura 6.7 (b).
90
(a) (b)
Figura 6.7 – Corpos-de-prova fissurados (a) e após a ruptura (b).
6.2.1.2 Resistência à compressão diametral
Para cada tipo de cura do concreto foram ensaiados 4 corpos-de-prova à compressão
diametral aos 28 dias, conforme a NBR 7222 (1994). O cálculo da resistência à compressão
diametral é dado pela equação 1:
ftD = 2 . F (Eq. 1) �.d.L
Onde: - Dtf - Resistência à tração por compressão diametral, em MPa;
- F – Carga máxima obtida em N, com 1 kgf=9,80665 N;
- d – Diâmetro do corpo-de-prova em mm: d=100 mm, e;
- L – Altura do corpo-de-prova em mm: L=200 mm.
A partir das cargas individuais obtidas têm
cada traço indicado na figura 6.8.
Figura 6.8 – Resistência à compressão
Como já eram esperados, os traços de cur
superiores a aqueles obtidos com a cura ao ar livre. Analisando separadamente os dois tipos de
cura tem-se:
- Traços de cura úmida:
traço referência, ficando os traços AM 50 U e AM 75 U, com médias 11% superiores. O aumento
do traço AM 100 U, ficou em 8% em relação a referência, enquanto que o traço AM 25 U, teve
resultado próximo a referência, e;
- Traços de cura
superiores ao traço referência, com valores superiores de 4%, 7%, 3% e 8%, nos traços AM 25 A,
AM 50 A, AM 75 A, AM 100 A, respectivamente.
Esta melhora, embora pequena, em todos os traços com porcelana em relação ao traço
referência pode ser atribuído ao melhor adensamento do concreto, visto que a porcelana miúda
possui uma melhor uniformidade de seus grãos, permitindo ao concreto melhor aden
resultando numa maior resistência.
0,00
1,00
2,00
3,00
4,00
5,00
Referência
4,074,43
Re
sist
ên
cia
(MP
a)
Resistência à Compressão Diametral
91
A partir das cargas individuais obtidas têm-se o valor da tensão de tração média para
6.8.
Resistência à compressão diametral – Agregado miúdo (NBR
Como já eram esperados, os traços de cura úmida apresentaram valores médios
superiores a aqueles obtidos com a cura ao ar livre. Analisando separadamente os dois tipos de
Traços de cura úmida: todos os traços com porcelana obtiveram médias superiores ao
s traços AM 50 U e AM 75 U, com médias 11% superiores. O aumento
do traço AM 100 U, ficou em 8% em relação a referência, enquanto que o traço AM 25 U, teve
resultado próximo a referência, e;
Traços de cura ao ar livre: todos os traços com porcelana obtiveram médias
superiores ao traço referência, com valores superiores de 4%, 7%, 3% e 8%, nos traços AM 25 A,
AM 50 A, AM 75 A, AM 100 A, respectivamente.
Esta melhora, embora pequena, em todos os traços com porcelana em relação ao traço
referência pode ser atribuído ao melhor adensamento do concreto, visto que a porcelana miúda
possui uma melhor uniformidade de seus grãos, permitindo ao concreto melhor aden
resultando numa maior resistência.
AM 25 AM 50 AM 75 AM 100
4,21 4,34 4,174,394,46
4,89 4,904,77
Traços
Resistência à Compressão Diametral- 28 dias
se o valor da tensão de tração média para
(NBR 7222: 1994).
a úmida apresentaram valores médios
superiores a aqueles obtidos com a cura ao ar livre. Analisando separadamente os dois tipos de
todos os traços com porcelana obtiveram médias superiores ao
s traços AM 50 U e AM 75 U, com médias 11% superiores. O aumento
do traço AM 100 U, ficou em 8% em relação a referência, enquanto que o traço AM 25 U, teve
todos os traços com porcelana obtiveram médias
superiores ao traço referência, com valores superiores de 4%, 7%, 3% e 8%, nos traços AM 25 A,
Esta melhora, embora pequena, em todos os traços com porcelana em relação ao traço
referência pode ser atribuído ao melhor adensamento do concreto, visto que a porcelana miúda
possui uma melhor uniformidade de seus grãos, permitindo ao concreto melhor adensamento,
28 dias
Cura Ar Livre
Cura Úmida
92
Tanto para os traços de cura úmida ou ar livre, não importando também o teor de
substituição do agregado miúdo (areia), a ruptura dos corpos-de-prova ensaiados foram similares,
conforme o observado na figura 6.9 (a), cura ar livre, e figura 6.9 (b), cura úmida.
(a) (b)
Figura 6.9 – Corpos-de-prova de cura ao ar livre (a) e cura úmida (b).
6.2.1.3 Resistência à tração na flexão
Os corpos-de-prova prismáticos foram ensaiados conforme a norma européia EN 12390-
5 (2000) que permite o emprego de corpos-de-prova prismáticos de 10 x 10 x 40cm. O cálculo
desta resistência é determinado pela equação 2. Sendo o equipamento esquematizado por Lopez
et al. (2007), figura 6.10 (a) e montado no Laboratório de Estruturas e Materiais da FEC-
Unicamp, figura 6.10 (b).
��� = � .
� (Eq. 2)
93
Onde: ��� = resistência à tração na flexão, em MPa;
- F = carga máxima aplicada em N: 1 kgf=9,80665 N, e;
- d = altura média do corpo-de-prova na seção de ruptura e distância entre os
apoios e aplicações de carga, em mm: d=100 mm.
(a) (b)
Figura 6.10 – Esquema do equipamento para ensaio de tração na flexão.
Com uma média de quatro corpos-de-prova prismáticos ensaiados para cada tipo de
cura, têm-se na figura 6.11 estes valores médios. Com exceção do traço referência, onde o
concreto curado ao ar livre, que apresentou maior resistência média que aquele curado úmido,
todos os traços com porcelana de cura úmida foram maiores que a cura ao ar livre. Analisando
separadamente os dois tipos de cura tem-se:
- Traços de cura úmida: o comportamento dos traços com porcelana apresentou
divergências, visto que os traços AM 25 U e AM 75 U, apresentaram médias superiores a
referência da ordem de 5% e 10%, respectivamente. Já nos traços AM 50 U e AM 100U, os
valores ficaram abaixo da referência cerca de 2%;
- Traços de cura ao ar livre: como o traço referência curado ao ar livre apresentou
resistência maior que o de cura úmida, todos os traços com porcelana e cura ao ar livre obtiveram
resistências inferiores de 10%, 18%, 11% e 16%, respectivamente aos traços AM 25 A, AM 50
A, AM 75 A, AM 100 A.
Figura 6.11 – Resistência à tração na flexão
Para ambos os tipos de cura e independente da porcentagem de substituição do agregado
miúdo (areia) pela porcelana miúda, a ruptura de todos os corpos
no terço central dos corpos-de
cura úmida.
(a) Figura 6.12 – Corpos
0,00
2,00
4,00
6,00
8,00
Referência
7,026,56
Re
sist
ên
cia
(MP
a)
Resistência à Tração na Flexão
94
Resistência à tração na flexão – Agregado miúdo (EN 12390
Para ambos os tipos de cura e independente da porcentagem de substituição do agregado
a miúda, a ruptura de todos os corpos-de-prova ensaiados ocorreram
de-prova, conforme a figura 6.12 (a), de cura ao ar livre, e 6.12 (b)
(a) (b)
Corpos-de-prova de cura ao ar livre (a) e cura úmida (b).
AM 25 AM 50 AM 75 AM 100
6,29 5,76 6,26 5,906,90
6,437,22
6,37
Traços
Resistência à Tração na Flexão - 28 dias
Agregado miúdo (EN 12390-5: 2000).
Para ambos os tipos de cura e independente da porcentagem de substituição do agregado
prova ensaiados ocorreram
prova, conforme a figura 6.12 (a), de cura ao ar livre, e 6.12 (b)
(b)
prova de cura ao ar livre (a) e cura úmida (b).
Cura Ar Livre
Cura Úmida
6.2.1.4 Módulo de elasticidade
O valor do módulo de
NBR 8522 (2003).
�� = �����
����� . 10
Onde: - Ecs = módulo de
- �n = tensão maior, em MPa;
- �a = tensão básica: �
- εn = deformação específica mé
- εa = deformação específica média dos corpos
- Traços de Cura Úmida:
idade, 7 e 28 dias, conforme a
considerado anteriormente como carga de deformação 40% da carga média de ruptura dos
corpos-de-prova ensaiados à compressão simples.
Figura 6.13 – Módulo de elasticidade
0,0
10,0
20,0
30,0
40,0
50,0
7 dias
38,0
31,8
Mó
du
lo (
GP
a)
Módulo de Elasticidade
95
elasticidade
de elasticidade foi calculado conforme a equação 3
10��
= módulo de elasticidade, em GPa;
= tensão maior, em MPa;
��= 0,5 MPa;
= deformação específica média dos corpos-de-prova ensaiados sob a tensão maior, e;
= deformação específica média dos corpos-de-prova ensaiados so
Traços de Cura Úmida: Foram ensaiados três corpos-de-prova para cada traço
conforme a prescrição da NBR 8522 (2003). Para todos os ensaios fo
como carga de deformação 40% da carga média de ruptura dos
prova ensaiados à compressão simples.
Módulo de elasticidade – Agregado miúdo – cura úmida (NBR 8522: 2003).
7 dias 28 dias
44,0
31,8
38,035,0
38,2
31,5
40,4
33,6
39,0
Idades de Ensaio
Módulo de Elasticidade - Cura Úmida
foi calculado conforme a equação 3, apresentada pela
(Eq. 3)
prova ensaiados sob a tensão maior, e;
prova ensaiados sob a tensão básica.
prova para cada traço e
todos os ensaios foi
como carga de deformação 40% da carga média de ruptura dos
ida (NBR 8522: 2003).
Cura Úmida
Referência
AM 25 U
AM 50 U
AM 75 U
AM 100 U
96
Na figura 6.13 são apresentados os valores médios das deformações, para os traços de
concreto: Referência, AM 25 U, AM 50 U, AM 75 U e AM 100 U. Para a idade de 7 dias, todos
os traços com porcelana apresentaram deformações inferiores em comparação ao traço referência,
apresentando os traços AM 25 U a AM 75 U, queda de 17%. Já para os traços AM 50 U e AM
100 U, a deformação ficou 8% e 12% abaixo da referência.
Também aos 28 dias, os traços com porcelana apresentaram menores deformações que o
traço referência, as quedas foram de 14% para os traços AM 25 U e AM 50 U, de 8% para o traço
AM 75 U e de 11% para o traço AM 100 U.
A evolução da deformação ao longo das idades ensaiadas é dada pela figura 6.14, onde
observa-se que ao traço AM 75 U apresentou uma evolução da ordem de 28%, ficando o traços
AM 25 U com evoluções de 19%, enquanto que nos traços referência e AM 100 U esta foi de
16%. O traço AM 50 U apresentou a menor evolução de todos os traços, de 9%.
0 4 8 12 16 20 24 28
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45 Referência
AM 25 U
AM 50 U
AM 75 U
AM 100 U
Módulo de Elasticidade
Mó
du
lo (
GP
a)
Data Ensaios
Figura 6.14 – Evolução módulo de elasticidade – Agregado miúdo – cura úmida.
Comparando o módulo de elasticidade aos 28 dias de ensaio calculado de acordo com a
NBR 8522 (2003), Eq. 3, com o proposto com pela NBR 6118 (2003), Eq. 4, tem
6.15 sua representação.
�� = 0,85 .5600 . √
Onde: - Ecs = módulo de
- fck = tensão maior, em MPa
Observa-se que apenas o traço AM 100 apresentou similaridade entre o valor calculado
de acordo com a NBR 8522 (2003) com o proposto pela NBR 6118 (2007). Para todos os demais
traços inclusive a referência as maiores deformações foram obtidas pelo cálculo da NBR 8522
(2003), variando de cerca de 14% superior para o traço referência e de 6% para os traços AM 50
e AM 75, tendo o traço AM 50 um aumento de 2%.
Figura 6.15 – Comparação módulo de elasticidade
- Traços de Cura ao Ar Livre
três corpos-de-prova de cada traço
deformação 40% da carga média de ruptura dos corpos
0,0
10,0
20,0
30,0
40,0
50,0
Referência
44,037,7
Mó
du
lo (
GP
a)
Comparação Módulo
97
Comparando o módulo de elasticidade aos 28 dias de ensaio calculado de acordo com a
22 (2003), Eq. 3, com o proposto com pela NBR 6118 (2003), Eq. 4, tem
√��� . 10��
= módulo de elasticidade, em GPa, e;
= tensão maior, em MPa.
se que apenas o traço AM 100 apresentou similaridade entre o valor calculado
de acordo com a NBR 8522 (2003) com o proposto pela NBR 6118 (2007). Para todos os demais
cia as maiores deformações foram obtidas pelo cálculo da NBR 8522
(2003), variando de cerca de 14% superior para o traço referência e de 6% para os traços AM 50
e AM 75, tendo o traço AM 50 um aumento de 2%.
Comparação módulo de elasticidade – Agregado miúdo – cura úmida (NBR 8522:2003
e NBR 6118:2003).
ao Ar Livre: Para cada idade de ensaio, 7 e 28 dias, f
cada traço. Para todos os ensaios foram considerados como carga de
deformação 40% da carga média de ruptura dos corpos-de-prova ensaiados à compressão
AM 25 AM 50 AM 75 AM 100
38,0 38,2 40,4 39,037,735,9 37,3 38,1
38,9
Traços
Comparação Módulo - Cura Úmida - 28 dias
Comparando o módulo de elasticidade aos 28 dias de ensaio calculado de acordo com a
22 (2003), Eq. 3, com o proposto com pela NBR 6118 (2003), Eq. 4, tem-se na figura
(Eq. 4)
se que apenas o traço AM 100 apresentou similaridade entre o valor calculado
de acordo com a NBR 8522 (2003) com o proposto pela NBR 6118 (2007). Para todos os demais
cia as maiores deformações foram obtidas pelo cálculo da NBR 8522
(2003), variando de cerca de 14% superior para o traço referência e de 6% para os traços AM 50
cura úmida (NBR 8522:2003
Para cada idade de ensaio, 7 e 28 dias, foram ensaiados
ados como carga de
prova ensaiados à compressão
28 dias
NBR 8522
NBR 6118
simples. Na figura 6.16 são apresentados os valores médios das deformações, para os traços de
concreto de cura ao ar livre e substituição do agregado miúdo (areia).
Figura 6.16 – Módulo de elasticidade
Na idade de 7 dias,
abaixo da referência, obtendo deformações 24%, 14%, 21% e 11% menores, para os traços AM
25 A, AM 50 A, AM 75 A e AM 100 A, respectivamente.
Já os 28 dias o módulo de elasticidade dos traços com
que a referência, com o traço AM 25 A apresentando a maior queda de 22%, para os demais
traços, AM 50 A, AM 75 A e AM 100 A, o decréscimo foi de 14%.
A evolução da deformação dos traços de concreto com substituição da arei
isoladores de porcelana moídos é apresentada na figura 6.17, onde observa
foi pequena para todos os traços, haja visto que o traço que apresentou maior evolução foi o traço
AM 75 A com 12%, os demais traços não tiveram evolução m
A, com os traços referência e AM 50 A evolução de 2% com o traço AM 100 A permanecendo
estável.
0,0
10,0
20,0
30,0
40,0
7 dias
38,1
28,8
Mó
du
lo (
GP
a)
Módulo de Elasticidade
98
são apresentados os valores médios das deformações, para os traços de
concreto de cura ao ar livre e substituição do agregado miúdo (areia).
Módulo de elasticidade – Agregado miúdo – cura ao ar livre (NBR 8522: 2003).
Na idade de 7 dias, todos os traços com porcelana miúda apresentaram deformações
abaixo da referência, obtendo deformações 24%, 14%, 21% e 11% menores, para os traços AM
25 A, AM 50 A, AM 75 A e AM 100 A, respectivamente.
Já os 28 dias o módulo de elasticidade dos traços com porcelana miúda foram menores
que a referência, com o traço AM 25 A apresentando a maior queda de 22%, para os demais
traços, AM 50 A, AM 75 A e AM 100 A, o decréscimo foi de 14%.
A evolução da deformação dos traços de concreto com substituição da arei
isoladores de porcelana moídos é apresentada na figura 6.17, onde observa-se que esta evolução
foi pequena para todos os traços, haja visto que o traço que apresentou maior evolução foi o traço
AM 75 A com 12%, os demais traços não tiveram evolução maior que 6%, caso do traço AM 25
A, com os traços referência e AM 50 A evolução de 2% com o traço AM 100 A permanecendo
7 dias 28 dias
39,0
28,830,632,9 33,630,0 33,733,8 33,4
Idades de Ensaio
Módulo de Elasticidade- Cura Ar Livre
são apresentados os valores médios das deformações, para os traços de
cura ao ar livre (NBR 8522: 2003).
todos os traços com porcelana miúda apresentaram deformações
abaixo da referência, obtendo deformações 24%, 14%, 21% e 11% menores, para os traços AM
porcelana miúda foram menores
que a referência, com o traço AM 25 A apresentando a maior queda de 22%, para os demais
A evolução da deformação dos traços de concreto com substituição da areia por
se que esta evolução
foi pequena para todos os traços, haja visto que o traço que apresentou maior evolução foi o traço
aior que 6%, caso do traço AM 25
A, com os traços referência e AM 50 A evolução de 2% com o traço AM 100 A permanecendo
Referência
AM 25 A
AM 50 A
AM 75 A
AM 100 A
99
0 4 8 12 16 20 24 28
0
5
10
15
20
25
30
35
40 Referência
AM 25 A
AM 50 A
AM 75 A
AM 100 A
Módulo de ElasticidadeM
ódulo
(G
Pa)
Data Ensaios
Figura 6.17 – Evolução módulo de elasticidade – Agregado miúdo – cura ao ar livre.
Na figura 6.18 nota-se que as rupturas ocorridas nos corpos-de-prova resultantes do
carregamento durante o ensaio de deformação são do mesmo tipo das observadas nos ensaio de
resistência à compressa simples e tanto nos ensaios de cura ao ar livre, figura 6.18 (a) e cura
úmida, figura 6.18 (b).
(a) (b) Figura 6.18 – Ruptura ar livre (a) e úmida (b) após ensaios de deformação.
Aos 28 dias de idade foi calculado o módulo de elasticidade pela NBR 8522 (2003), Eq.
3, e comparando-o como o proposto pela NBR 6118 (2003), Eq. 4, para os concretos de cura ao
ar livre com esta representação na figura 6.19.
Diferente do ocorrido com os
tem-se maiores similaridades entre os módulos de deformação calculados tanto pela NBR 8522
(2003) como pela NBR 6118 (2007), com exceção do traço referência, todos os demais traços
apresentaram valores de deformações calculados de acordo com a NBR 6118 (2007) superiores a
NBR 8522 (2003), valores estes similares para os traços AM 50 e AM 75 e com alta de 6% para o
traço AM 100 e de 16% para o traço AM 25.
Figura 6.19 – Comparação módulo de el
Outro fato estudado quanto aos ensaios de módulo de deformação foi sua relação com os
valores obtidos nos ensaios de resistência à compressão simples aos 7 dias, figura 6.20 e
dias, figura 6.21.
0,0
10,0
20,0
30,0
40,0
Referência
39,0
Mó
du
lo (
GP
a)
Comparação Módulo
100
Aos 28 dias de idade foi calculado o módulo de elasticidade pela NBR 8522 (2003), Eq.
o como o proposto pela NBR 6118 (2003), Eq. 4, para os concretos de cura ao
ar livre com esta representação na figura 6.19.
Diferente do ocorrido com os traços de cura úmida, para os concretos de cura ao ar livre
se maiores similaridades entre os módulos de deformação calculados tanto pela NBR 8522
(2003) como pela NBR 6118 (2007), com exceção do traço referência, todos os demais traços
alores de deformações calculados de acordo com a NBR 6118 (2007) superiores a
NBR 8522 (2003), valores estes similares para os traços AM 50 e AM 75 e com alta de 6% para o
traço AM 100 e de 16% para o traço AM 25.
Comparação módulo de elasticidade – Agregado miúdo – cura ao ar livre (NBR
8522:2003 e NBR 6118:2003).
Outro fato estudado quanto aos ensaios de módulo de deformação foi sua relação com os
valores obtidos nos ensaios de resistência à compressão simples aos 7 dias, figura 6.20 e
Referência AM 25 AM 50 AM 75 AM 100
30,633,6 33,7 33,4
35,6 35,533,7 34,1 35,4
Traços
Comparação Módulo - Cura Ar livre - 28 dias
Aos 28 dias de idade foi calculado o módulo de elasticidade pela NBR 8522 (2003), Eq.
o como o proposto pela NBR 6118 (2003), Eq. 4, para os concretos de cura ao
traços de cura úmida, para os concretos de cura ao ar livre
se maiores similaridades entre os módulos de deformação calculados tanto pela NBR 8522
(2003) como pela NBR 6118 (2007), com exceção do traço referência, todos os demais traços
alores de deformações calculados de acordo com a NBR 6118 (2007) superiores a
NBR 8522 (2003), valores estes similares para os traços AM 50 e AM 75 e com alta de 6% para o
cura ao ar livre (NBR
Outro fato estudado quanto aos ensaios de módulo de deformação foi sua relação com os
valores obtidos nos ensaios de resistência à compressão simples aos 7 dias, figura 6.20 e aos 28
35,4
28 dias
NBR 8522
NBR 6118
Figura 6.20 – Comparação resistência/módulo
Figura 6.21 – Comparação resistência/módulo
Comparando as idades de ensaio, 7 e 28 dias, para todos os traços e tipos de c
ocorreram aumento nesta comparação com exceção do traço AM 25 de cura úmida, havendo
também similaridade entre os dois tipos de cura, independente do traço.
0,0
0,5
1,0
1,5
2,0
Referência
1,21,3
(fck
/Ecs
)*1
0-3
Comparação Resistência/Módulo
0,0
0,5
1,0
1,5
2,0
Referência
1,4 1,4
(fck
/Ecs
)*1
0-3
Comparação Resistência/Módulo
101
Comparação resistência/módulo – Agregado miúdo –
Comparação resistência/módulo – Agregado miúdo –
parando as idades de ensaio, 7 e 28 dias, para todos os traços e tipos de c
ocorreram aumento nesta comparação com exceção do traço AM 25 de cura úmida, havendo
também similaridade entre os dois tipos de cura, independente do traço.
AM 25 AM 50 AM 75 AM 100
1,7
1,41,6
1,41,6
1,41,6
1,5
Traços
Comparação Resistência/Módulo - 7 dias
AM 25 AM 50 AM 75 AM 100
1,8
1,5 1,51,7
1,51,6 1,6
1,7
Traços
Comparação Resistência/Módulo - 28 dias
– 7 dias.
– 28 dias.
parando as idades de ensaio, 7 e 28 dias, para todos os traços e tipos de cura
ocorreram aumento nesta comparação com exceção do traço AM 25 de cura úmida, havendo
7 dias
Cura Ar Livre
Cura Úmida
28 dias
Cura Ar Livre
Cura Úmida
102
6.2.1.5 Ensaios de capilaridade
Com base na NBR 9779 (1995) os ensaios de absorção de água por capilaridade foram
realizados de forma adaptada no quesito obtenção dos dados, pois neste trabalho a aquisição de
dados se concentrou nas primeiras horas, isto é, até 24 horas de exposição à água. Para cada traço
foram ensaiados 4 corpos-de-prova, sendo aqui apresentadas suas médias.
Este ensaio consistiu primeiramente na secagem dos corpos-de-prova, em estufa à
temperatura de 105 ± 5º C, até a constância de massa, sendo posteriormente resfriado ao ar à
temperatura de 23 ± 2º C.
Resfriados, os corpos-de-prova tiveram sua lateral impermeabilizada com resina
impermeabilizante. Após a secagem desta resina, os corpos-de-prova foram dispostos sobre
trilhos para que a base tivesse contato com a lâmina d’água de espessura constante de 10 ± 1 mm,
conforme figura 6.22 (a).
Procedeu-se, então a determinação da massa dos corpos-de-prova decorridos 15
minutos, 30 minutos, 1 hora, 2 horas, 3 horas, 4 horas, 6 horas, 8 horas e 24 horas de ensaio.
Após a última determinação da massa os corpos-de-prova foram rompidos por compressão
diametral de modo a permitir a anotação do perfil de ascensão capilar de água no seu interior,
figura 6.22 (b).
(a) (b)
Figura 6.22 – Corpos-de-prova durante ensaio de absorção por capilaridade (NBR 9779: 1995).
Na tabela 6.1 tem-se as quantidades de água absorvida
apresentando na figura 6.23 a quantidade de água total absorvida ao final de 24 horas de ensaio.
Tabela 6.1 – Absorção por capilaridade Traços 15 min
Referência Ar Livre 3,9
Referência Úmida 2,2
AM 25 A 3,4
AM 25 U 2,8
AM 50 A 5,2
AM 50 U 3,5
AM 75 A 3,6
AM 75 U 2,3
AM 100 A 3,0
AM 100 U 2,1
Figura 6.23 – Total de água absorvida por capilaridade
Observa-se em todos os traços que a quantidade de água absorvida pelos corpos
prova de cura úmida foi menor que os de cura ao ar
cimento resultando num concreto menos poroso. Analisando os tipos de cura separados, tem
0,0
10,0
20,0
30,0
40,0
50,0
Referência
43,8
30,4
Águ
a A
bso
rvid
a (g
)
Total de Água Absorvida
103
se as quantidades de água absorvida em cada tempo de medição,
apresentando na figura 6.23 a quantidade de água total absorvida ao final de 24 horas de ensaio.
bsorção por capilaridade – Agregado miúdo (NBR 9779: 1995) 30 min 1 h 2 h 3 h 4 h 6 h 8 h
1,8 2,9 4,9 3,3 3,1 4,8
0,7 1,3 2,6 2 2,2 3,5
1,8 2,8 3,8 3,7 2,7 4,8
1,1 2,1 2,7 2,7 1,9 3,6
1,7 2,7 4,1 3,3 2,6 4,2
1,1 1,3 3,5 2,3 1,8 2,7
2,2 2,6 4,0 3,1 2,6 3,6
1,3 1,5 2,7 2 2 2,5
1,3 2,1 2,9 2,3 2,2 3,1
0,9 1,5 2,5 2,1 2,0 2,8
Total de água absorvida por capilaridade – Agregado miúdo (NBR 9779: 1995).
se em todos os traços que a quantidade de água absorvida pelos corpos
prova de cura úmida foi menor que os de cura ao ar livre, em virtude da melhor hidratação do
cimento resultando num concreto menos poroso. Analisando os tipos de cura separados, tem
AM 25 AM 50 AM 75 AM 100
42,1 38,4 40,9
33,930,4 30,7
24,0 24,6 26,8
Traços
Total de Água Absorvida - 24 horas
em cada tempo de medição,
apresentando na figura 6.23 a quantidade de água total absorvida ao final de 24 horas de ensaio.
(NBR 9779: 1995) . 8 h 24 h Total 24 h 3,5 15,6 43,8
2,8 14,6 31,9
2,5 16,7 42,1
1,9 11,8 30,7
2,0 12,6 38,4
1,7 7,9 25,5
3,0 16,0 40,7
2,1 9,4 25,8
2,6 13,1 32,6
2,3 10,6 26,8
Agregado miúdo (NBR 9779: 1995).
se em todos os traços que a quantidade de água absorvida pelos corpos-de-
livre, em virtude da melhor hidratação do
cimento resultando num concreto menos poroso. Analisando os tipos de cura separados, tem-se:
Cura Ar Livre
Cura Úmida
104
- Traços de cura úmida: com exceção do traço AM 25 U, que apresentou absorção
similar ao traço referência, todos os demais traços absorveram menos água ao final das 24 horas
de ensaio que a referência. As menores absorções de água ficaram por conta dos traços AM 50 U
e AM 75 U, com absorção 21% e 19% menores que a referência, respectivamente. O traço AM
100 U, também apresentou queda na absorção em comparação a referência de 11%. Esta queda
na absorção também pode ser atribuída a menor absorção da porcelana moída frente a areia;
- Traços de cura ao ar livre: neste tipo de cura o traço AM 25 A, acompanhou o
observado na cura úmida e apresentou uma absorção de água próxima ao traço referência, 4%
menor. Já os traços AM 50 A e AM 75 A resultaram em absorções 12% e 7%, respectivamente
inferiores a referência. Ao passo que a absorção do traço AM 100 A foi 23% abaixo da
referência, atribuída a maior quantidade de água de amassamento não absorvida pela porcelana
que permitiu uma melhor hidratação do cimento e conseqüentemente um concreto menos poroso.
A capilaridade dos traços foi calculada conforme a equação 4 apresentada na NBR 9779
(1995), com os resultados apresentados na figura 6.24.
� = ���
(Eq. 5)
Onde: - C = absorção de água por capilaridade, em g/cm²;
- A = massa do corpo-de-prova que permanece com uma das faces em contato
com a água durante 24 horas, em g;
- B = massa do corpo-de-prova seco, assim que este atingir a temperatura de (23
± 2°C), em g, e;
- S = área da seção transversal, em cm²: S = 78,54 cm².
Por conseqüência dos traços de cura úmida absorverem menor quantidade de água que
os de cura ao livre, a capilaridade também será menor, em virtude da equação de cálculo da
capilaridade relacionar a massa do corpo-de-prova seco e após a sua permanência em contato
com a água.
Figura 6.24 –
Pelo fato da capilaridade estar relacionada diretamente com a quantidade de água
absorvida após 24 horas do início do ensaio, as mesmas observações verificadas no total de água
absorvida se estendem a capila
Assim nos traços de cura úmida as menores capilaridades ficaram com traços AM 50 U,
AM 75 U, AM 100 U, com valores 25%, 23% e 16% abaixo da referência. Quanto a cura ao ar
livre todos os traços com porcelana apresentaram capilaridade inferior a ref
4% a 22%, traços AM 25 A e AM 100 A, respectivamente, como outros traços dentro deste
intervalo.
Realizados os ensaios de absorção, os corpos
diametral, com o propósito de medir a asc
valores desta ascensão.
0,000
0,100
0,200
0,300
0,400
0,500
0,600
Referência
0,556
0,406
Cap
ilari
dad
e (
g/cm
²)
105
– Capilaridade – Agregado miúdo (NBR 9779: 1995).
Pelo fato da capilaridade estar relacionada diretamente com a quantidade de água
absorvida após 24 horas do início do ensaio, as mesmas observações verificadas no total de água
absorvida se estendem a capilaridade.
Assim nos traços de cura úmida as menores capilaridades ficaram com traços AM 50 U,
AM 75 U, AM 100 U, com valores 25%, 23% e 16% abaixo da referência. Quanto a cura ao ar
livre todos os traços com porcelana apresentaram capilaridade inferior a referência, variando de
4% a 22%, traços AM 25 A e AM 100 A, respectivamente, como outros traços dentro deste
Realizados os ensaios de absorção, os corpos-de-prova foram ensai
diametral, com o propósito de medir a ascensão capilar da água nestes. A figura
AM 25 AM 50 AM 75 AM 100
0,5360,489 0,521
0,4320,406 0,391
0,305 0,313 0,339
Traços
Capilaridade - 28 dias
Agregado miúdo (NBR 9779: 1995).
Pelo fato da capilaridade estar relacionada diretamente com a quantidade de água
absorvida após 24 horas do início do ensaio, as mesmas observações verificadas no total de água
Assim nos traços de cura úmida as menores capilaridades ficaram com traços AM 50 U,
AM 75 U, AM 100 U, com valores 25%, 23% e 16% abaixo da referência. Quanto a cura ao ar
livre todos os traços com porcelana apresentaram capilaridade inferior a referência, variando de
4% a 22%, traços AM 25 A e AM 100 A, respectivamente, como outros traços dentro deste
prova foram ensaiados à compressão
figura 6.25 compara os
Cura Ar Livre
Cura Úmida
Figura 6.25 –
Mesmo com os traços de cura úmida absorvendo menores quantidades de água que os de
cura ao ar livre, a altura da ascensão ca
separadamente os dois tipos de cura temos:
- Traço de cura úmida:
miúdo apresentaram altura capilar menor que o traço referência, entretanto, es
mais próximos entre si, variando 6% a 19% abaixo da referência, nos traços AM 25 U e AM 75
U, com os traços AM 50 U AM 100 U tendo uma altura capilar 15% abaixo da obtida pelo traço
referência;
- Traço de cura ao ar livre:
independente da quantidade de agregado miúdo substituído, ficaram muito próximas, apenas o
traço AM 75 A, apresentou uma queda de aproximadamente 4% em relação ao traço referência,
os demais traços apresentaram al
A, AM 50 A e AM 100 A. A altura capilar de um traço de cura úmida, figura 6.26 (b) é de
visualização menos intensa que aqueles de cura ao ar livre, figura 6.26 (a).
0,00
1,00
2,00
3,00
4,00
5,00
6,00
Referência
5,60
4,70
Alt
ura
Cap
ilar
(cm
)
106
Altura capilar – Agregado miúdo (NBR 9779: 1995).
Mesmo com os traços de cura úmida absorvendo menores quantidades de água que os de
cura ao ar livre, a altura da ascensão capilar nos corpos-de-prova foram similares. Observando
separadamente os dois tipos de cura temos:
Traço de cura úmida: todos os traços com porcelana em substituição ao agregado
miúdo apresentaram altura capilar menor que o traço referência, entretanto, es
mais próximos entre si, variando 6% a 19% abaixo da referência, nos traços AM 25 U e AM 75
U, com os traços AM 50 U AM 100 U tendo uma altura capilar 15% abaixo da obtida pelo traço
Traço de cura ao ar livre: neste tipo de cura a ascensão capilar em todos os traços,
independente da quantidade de agregado miúdo substituído, ficaram muito próximas, apenas o
traço AM 75 A, apresentou uma queda de aproximadamente 4% em relação ao traço referência,
os demais traços apresentaram altura capilar igual ou muito próxima a referência, traços AM 25
A, AM 50 A e AM 100 A. A altura capilar de um traço de cura úmida, figura 6.26 (b) é de
visualização menos intensa que aqueles de cura ao ar livre, figura 6.26 (a).
AM 25 AM 50 AM 75 AM 100
5,50 5,60 5,40 5,60
4,404,00
3,804,00
Traços
Altura Capilar - 28 dias
Agregado miúdo (NBR 9779: 1995).
Mesmo com os traços de cura úmida absorvendo menores quantidades de água que os de
prova foram similares. Observando
todos os traços com porcelana em substituição ao agregado
miúdo apresentaram altura capilar menor que o traço referência, entretanto, estes valores foram
mais próximos entre si, variando 6% a 19% abaixo da referência, nos traços AM 25 U e AM 75
U, com os traços AM 50 U AM 100 U tendo uma altura capilar 15% abaixo da obtida pelo traço
ura a ascensão capilar em todos os traços,
independente da quantidade de agregado miúdo substituído, ficaram muito próximas, apenas o
traço AM 75 A, apresentou uma queda de aproximadamente 4% em relação ao traço referência,
tura capilar igual ou muito próxima a referência, traços AM 25
A, AM 50 A e AM 100 A. A altura capilar de um traço de cura úmida, figura 6.26 (b) é de
Cura Ar Livre
Cura Úmida
107
(a) (b) Figura 6.26 – Corpos-de-prova de cura ao ar livre (a) e de cura úmida (b).
6.2.2 Substituição do Agregado Graúdo
6.2.2.1 Resistência à compressão simples
- Traços de Cura Úmida: Foram ensaiados 4 corpos-de-prova cilíndricos à resistência à
compressão simples, nas idades de 3, 7 e 28 dias, conforme as recomendações da NBR 5739
(1994). Na figura 6.27 são apresentados os valores médios destas resistências, para os traços de
concreto: Referência, AG 25 U, AG 50 U, AG 75 U e AG 100 U.
Figura 6.27 – Resistência à compressão simples
Observa-se que todos os traços com adição de porcelana graúda em substituição ao
agregado graúdo (brita 1) apresentaram resultados inferiores ao traço referência. Na idade de 3
dias o decréscimo na resistência foi de 11%, 18%, 27% e 20%, respectivamente pa
AG 25 U, AG 50 U, AG 75 U e AG 100 U.
Já para a idade de 7 dias, as quedas na resistência dos traços com porcelana graúda
ficaram em 14%, para o traço AG 25 U, de 18% para os traços AG 50 U e AG 75 U, enquanto
que no traço AG 100 U a queda
Quanto aos resultados dos ensaios aos 28 dias de idade, quanto maior a porcentagem de
substituição do agregado graúdo (brita 1) pela porcelana graúda maior a queda na resistência em
comparação ao traço referência. Estes valores foram inferiores a 15%, no traço AG 25 U, 22% e
26% nos traços AG 50 U e AG 75 U, até 29% no traço AG 100 U.
Já na figura 6.28 temidades de ensaio.
0,0
10,0
20,0
30,0
40,0
50,0
60,0
70,0
3 dias
43,1 38,235,2
31,3
Re
sist
ên
cia
(MP
a)
Resistência à Compressão Simples
108
Resistência à compressão simples – Agregado graúdo – cura úmida (NBR 5739: 1994).
se que todos os traços com adição de porcelana graúda em substituição ao
agregado graúdo (brita 1) apresentaram resultados inferiores ao traço referência. Na idade de 3
dias o decréscimo na resistência foi de 11%, 18%, 27% e 20%, respectivamente pa
AG 25 U, AG 50 U, AG 75 U e AG 100 U.
Já para a idade de 7 dias, as quedas na resistência dos traços com porcelana graúda
ficaram em 14%, para o traço AG 25 U, de 18% para os traços AG 50 U e AG 75 U, enquanto
que no traço AG 100 U a queda foi de 29% em comparação ao traço referência.
Quanto aos resultados dos ensaios aos 28 dias de idade, quanto maior a porcentagem de
substituição do agregado graúdo (brita 1) pela porcelana graúda maior a queda na resistência em
ia. Estes valores foram inferiores a 15%, no traço AG 25 U, 22% e
26% nos traços AG 50 U e AG 75 U, até 29% no traço AG 100 U.
Já na figura 6.28 tem-se a evolução da resistência à compressão simples ao longo das
7 dias 28 dias
50,6
62,8
43,4
53,7
41,6
48,9
31,3
41,546,2
34,4 35,7
44,6
Idades de Ensaio
Resistência à Compressão Simples - Cura Úmida
cura úmida (NBR 5739: 1994).
se que todos os traços com adição de porcelana graúda em substituição ao
agregado graúdo (brita 1) apresentaram resultados inferiores ao traço referência. Na idade de 3
dias o decréscimo na resistência foi de 11%, 18%, 27% e 20%, respectivamente para os traços
Já para a idade de 7 dias, as quedas na resistência dos traços com porcelana graúda
ficaram em 14%, para o traço AG 25 U, de 18% para os traços AG 50 U e AG 75 U, enquanto
foi de 29% em comparação ao traço referência.
Quanto aos resultados dos ensaios aos 28 dias de idade, quanto maior a porcentagem de
substituição do agregado graúdo (brita 1) pela porcelana graúda maior a queda na resistência em
ia. Estes valores foram inferiores a 15%, no traço AG 25 U, 22% e
se a evolução da resistência à compressão simples ao longo das
Cura Úmida
Referência
AG 25 U
AG 50 U
AG 75 U
AG 100 U
109
0 4 8 12 16 20 24 28
0
10
20
30
40
50
60
Evolução Resistência à Compressão Simples
Referência
AG 25 U
AG 50 U
AG 75 U
AG 100 U
Resis
tên
cia
(M
Pa
)
Data Ensaios
Figura 6.28 – Evolução resistência à compressão simples – Agregado graúdo – Cura úmida.
Na figura 6.28 pode-se observar que o traço referência apresentou uma evolução de 46%
ao longo das idades ensaiadas. Entre os traços com porcelana o traço AG 75 U apresentou uma
evolução até maior que a referência, evolução esta de 48%, enquanto que nos traços AG 25 U e
AG 50 U a evolução com o decorrer das idades de ensaio ficaram próximas a 40%, obtendo o
traço AG 100 U a menor evolução, da ordem de 30%, comparando as idades de 3 e 28 dias de
ensaio.
Muita das rupturas dos corpos-de-prova foram do tipo cônica, figura 6.29 (a), conforme
a classificação da NBR 5739 (1994). Entretanto, alguns corpos-de-prova tiveram rupturas
variadas, não permitindo uma classificação com base na NBR 5739 (1994), pois os mesmos se
“esfarelavam” com a aplicação da carga, desprendendo a argamassa do concreto da porcelana
graúda, conforme figura 6.29 (b).
Notou-se também durante os ensaios que muitas vezes a ruptura contornava a porcelana
graúda, rompendo a argamassa e o agregado graúdo convencional e preservando intacto a
porcelana.
110
(a) (b) Figura 6.29 – Tipos de ruptura: cônica (a) e “esfarelamento” (b).
Observou-se também durante os ensaios um “desprendimento” da argamassa do
concreto em contato com a porcelana graúda, figura 6.30 (a), “desprendimento” este de maior
intensidade quando havia a face vidrada da porcelana em contato com a argamassa de concreto,
conforme figura 6.30 (b).
Este fato pode ser explicado pela baixa capacidade de absorção de água pela porcelana,
ficando envolta desta porcelana graúda água de amassamento, água esta que seria absorvida pelo
agregado. Assim, esta água ao evaporar-se cria um vazio entre a argamassa do concreto e a
porcelana, principalmente naquela com esmalte, mesmo este esmalte não tendo a função
impermeabilizante no isolador de porcelana.
111
(a) (b)
Figura 6.30 – “Desprendimento” da porcelana (a) e da face vidrada (b).
- Traços de Cura ao Ar Livre: Para os ensaios de resistência à compressão simples nas
idades de 3, 7 e 28 dias, foram ensaiados 4 corpos-de-prova cilíndricos para cada idade, em
acordo com a NBR 5739 (1994). Na figura 6.31 são apresentados os valores médios destas
resistências, para os traços de concreto: Referência, AG 25 A, AG 50 A, AG 75 A e AG 100 A.
Em todas as idades ensaiadas os traços com porcelana graúda em substituição ao
agregado graúdo (brita 1) apresentaram resistências médias inferiores ao traço referência, fator
este já observado nos concretos de cura úmida.
Nos ensaios com 3 dias de idade as resistências dos concretos com porcelana ficaram
mais próximas da referência, obtendo o traço AG 25 A, uma queda de apenas 3% em comparação
a referência, os demais traços apresentaram decréscimos variando entre 13%, traços AG 50 A e
AG 100 A, e 15%, para o traço AG 75 A.
Já aos 7 dias de idade as quedas nas resistências foram mais perceptíveis, novamente
com o traço AG 25 A apresentando a menor queda, de 9%, nos demais traços as qued
maiores, ficando o traço AG 50 A com queda de 16% e o traço AG 75 A com 18%. O traço AG
100 A apresentou a maior queda de cerca de 27% em comparação a referência.
Também para os ensaios aos 28 dias, todos os resultados dos traços com porcelana
graúda em comparação ao traço referência foram menores e similares as observadas aos 7 dias de
idade. Nesta idade também o traço AG 25 A apresentou em comparação a referência,
inferior a 12%, a queda do traço AG 50 A foi de 22% e de 18% para o traço AG 75 A, ficando o
traço AG 100 A com decréscimo de 28% em comparação a referência.
Figura 6.31 – Resistência à compressão simples
Na figura 6.32 tem-se a evolução da resistência à compressão destes traços.
0,0
10,0
20,0
30,0
40,0
50,0
60,0
3 dias
37,836,8
32,632,0
Re
sist
ên
cia
(MP
a)
Resistência à Compressão Simples
112
Já aos 7 dias de idade as quedas nas resistências foram mais perceptíveis, novamente
com o traço AG 25 A apresentando a menor queda, de 9%, nos demais traços as qued
maiores, ficando o traço AG 50 A com queda de 16% e o traço AG 75 A com 18%. O traço AG
100 A apresentou a maior queda de cerca de 27% em comparação a referência.
Também para os ensaios aos 28 dias, todos os resultados dos traços com porcelana
graúda em comparação ao traço referência foram menores e similares as observadas aos 7 dias de
idade. Nesta idade também o traço AG 25 A apresentou em comparação a referência,
inferior a 12%, a queda do traço AG 50 A foi de 22% e de 18% para o traço AG 75 A, ficando o
traço AG 100 A com decréscimo de 28% em comparação a referência.
Resistência à compressão simples – Agregado graúdo – cura ar livre
1994).
se a evolução da resistência à compressão destes traços.
7 dias 28 dias
47,4
56,0
42,9
49,2
39,943,7
32,0
39,0
45,8
32,8 34,7
40,1
Idades de Ensaio
Resistência à Compressão Simples - Cura Ar Livre
Já aos 7 dias de idade as quedas nas resistências foram mais perceptíveis, novamente
com o traço AG 25 A apresentando a menor queda, de 9%, nos demais traços as quedas forma
maiores, ficando o traço AG 50 A com queda de 16% e o traço AG 75 A com 18%. O traço AG
100 A apresentou a maior queda de cerca de 27% em comparação a referência.
Também para os ensaios aos 28 dias, todos os resultados dos traços com porcelana
graúda em comparação ao traço referência foram menores e similares as observadas aos 7 dias de
idade. Nesta idade também o traço AG 25 A apresentou em comparação a referência, resultado
inferior a 12%, a queda do traço AG 50 A foi de 22% e de 18% para o traço AG 75 A, ficando o
ar livre (NBR 5739:
se a evolução da resistência à compressão destes traços.
Cura Ar Livre
Referência
AG 25 A
AG 50 A
AG 75 A
AG 100 A
113
0 4 8 12 16 20 24 28
0
10
20
30
40
50
60
Referência
AG 25 A
AG 50 A
AG 75 A
AG 100 A
Evolução Resistência à Compressão SimplesR
esis
tência
(M
Pa)
Data Ensaios
Figura 6.32 – Evolução resistência à compressão simples – Agregado graúdo – cura ao ar livre.
Analisando a evolução da resistência de 3 aos 28 dias de idade dos traços, tem-se o traço
referência com a maior evolução na resistência de 48%, já os traços AG 25 A e AG 50 A
apresentaram evolução similares de 34%. Dos traços com porcelana o que apresentou maior
evolução na resistência, foi o traço AG 75 A, com aumento de 43% na resistência comparando os
valores obtidos aos 3 e 28 dias. Com o traço AG 100 A apresentando a menor evolução em sua
resistência de 22%.
Conforme o ocorrido nos traços com porcelana miúda, a maioria das rupturas dos
corpos-de-prova com porcelana graúda e cura ao ar livre foi do tipo cisalhada, conforme a NBR
5739 (1994) e figura 6.33 (a). Observou-se também muitas vezes o contorno da ruptura no corpo-
de-prova, figura 6.33 (b).
114
(a) (b)
Figura 6.33 – Corpos-de-prova rompidos (a) e detalhe da ruptura cisalhada (b).
6.2.2.2 Resistência à compressão diametral
Um total de 4 corpos-de-prova de cada traço foram ensaiados à resistência à compressão
diametral aos 28 dias de idade, em acordo com a NBR 7222 (1994). Com as cargas individuais
obtidas, calculou-se a resistência à tração por compressão diametral de acordo com a equação 1 já
apresentada no item 6.2.1.2, tendo na figura 6.34 o valor de resistência médio para cada traço.
Figura 6.34 – Resistência à compressão
Com exceção do traço AG 100, em todos os demais, n
traços de cura úmida apresentaram valores médios superiores aos obtidos com a cura ao ar livre.
Analisando separadamente os dois tipos de cura tem
- Traços de cura úmida:
compressão diametral de 4% em comparação ao traço referência, nos traços AG 25 U e AG 75 U
as resistências ficaram próximas, entretanto foram cerca de 2% inferiores a referência. A maior
queda foi obtida pelo traço AG 100 U com 12% em relação a ref
- Traços de cura ao ar livre
mais próximos: o traço AG 25 a apresentou um aumento na resistência de 2%. Os demais traços
com porcelana graúda em substituição ao agregado graúdo (brita 1
da referência de 2% para o traço AG 50 A, 4% para o traço AG 75 A e de 1% para o traço AG
100 A.
Um fato observado nos ensaios de resistência à compressão simples, onde havia um
“descolamento” da argamassa do concreto da porcelana graúda, resultando em queda na sua
resistência com o aumento da substituição do agregado graúdo, nos ensaios à compressão
0,00
1,00
2,00
3,00
4,00
5,00
Referência
4,074,43
Re
sist
ên
cia
(MP
a)
Resistência à Compressão Diametral
115
Resistência à compressão diametral – Agregado graúdo (NBR
Com exceção do traço AG 100, em todos os demais, notou-se o que já era esperado, os
traços de cura úmida apresentaram valores médios superiores aos obtidos com a cura ao ar livre.
Analisando separadamente os dois tipos de cura tem-se:
Traços de cura úmida: o traço AG 50 U apresentou um aumento na resist
compressão diametral de 4% em comparação ao traço referência, nos traços AG 25 U e AG 75 U
as resistências ficaram próximas, entretanto foram cerca de 2% inferiores a referência. A maior
queda foi obtida pelo traço AG 100 U com 12% em relação a referência, e;
ao ar livre: para este tipo de cura os valores médios obtidos ficaram
mais próximos: o traço AG 25 a apresentou um aumento na resistência de 2%. Os demais traços
com porcelana graúda em substituição ao agregado graúdo (brita 1) apresentaram valores abaixo
da referência de 2% para o traço AG 50 A, 4% para o traço AG 75 A e de 1% para o traço AG
Um fato observado nos ensaios de resistência à compressão simples, onde havia um
“descolamento” da argamassa do concreto da porcelana graúda, resultando em queda na sua
resistência com o aumento da substituição do agregado graúdo, nos ensaios à compressão
AG 25 AG 50 AG 75 AG 100
4,15 3,98 3,90 4,044,314,59
4,353,92
Traços
Resistência à Compressão Diametral - 28 dias
(NBR 7222: 1994).
se o que já era esperado, os
traços de cura úmida apresentaram valores médios superiores aos obtidos com a cura ao ar livre.
o traço AG 50 U apresentou um aumento na resistência à
compressão diametral de 4% em comparação ao traço referência, nos traços AG 25 U e AG 75 U
as resistências ficaram próximas, entretanto foram cerca de 2% inferiores a referência. A maior
para este tipo de cura os valores médios obtidos ficaram
mais próximos: o traço AG 25 a apresentou um aumento na resistência de 2%. Os demais traços
) apresentaram valores abaixo
da referência de 2% para o traço AG 50 A, 4% para o traço AG 75 A e de 1% para o traço AG
Um fato observado nos ensaios de resistência à compressão simples, onde havia um
“descolamento” da argamassa do concreto da porcelana graúda, resultando em queda na sua
resistência com o aumento da substituição do agregado graúdo, nos ensaios à compressão
28 dias
Cura Ar Livre
Cura Úmida
116
diametral, estas quedas foram menores, ocorrendo até aumento de resistência, mesmo com alguns
corpos-de-prova apresentando este “descolamento” por completo da porcelana graúda.
Este fato pode ser atribuído a maior resistência à compressão da porcelana graúda em
relação a argamassa do concreto, pois em muitos corpos-de-prova, independente do tipo de cura,
esta porcelana ficava fixa em uma metade do corpo-de-prova e na outra metade havia a marca da
continuação da porcelana, conforme o figura 6.35.
(a) (b)
Figura 6.35 – Corpos-de-prova de cura ao ar livre (a) e cura úmida (b).
6.2.2.3 Resistência à tração na flexão
Para o ensaio de resistência à tração na flexão foi seguido o recomendado pela norma
européia EN 12390-5 (2000), em corpos
desta resistência é determinado pela equação 2, já apresentada em
4 corpos-de-prova ensaiados aos 28 dias de idade.
ensaios de resistência à tração na flexão de cada traço com substituição do agregado graúdo (brita
1) por porcelana graúda.
Figura 6.36 – Resistência à tração na flexão
Com exceção dos traços referência e AG 25, onde o concreto curado ao ar livre
apresentou maior resistência média que aquele curado úmido, todos os traços com porcelana de
cura úmida foram maiores que a cura ao ar livre. Analisando separadamente os dois tipos de cura
temos:
- Traços de cura úmida:
melhora na resistência à tração em comparação a referência, melhora esta de 2%. Já os
traços apresentaram quedas na resistência, vaiando de 15%, para o traço AG 25 U, 11% para o
traço AG 50 U e de 8% para o traço AG 100U;
0,00
2,00
4,00
6,00
8,00
Referência
7,026,56
Re
sist
ên
cia
(MP
a)
Resistência à Tração na Flexão
117
Resistência à tração na flexão
Para o ensaio de resistência à tração na flexão foi seguido o recomendado pela norma
5 (2000), em corpos-de-prova prismáticos de 10 x 10 x 40cm. O cálculo
desta resistência é determinado pela equação 2, já apresentada em 6.2.1.3, e o valo
prova ensaiados aos 28 dias de idade. Na figura 6.36 têm-se os valores médios dos
ensaios de resistência à tração na flexão de cada traço com substituição do agregado graúdo (brita
Resistência à tração na flexão – Agregado graúdo (EN 12390
Com exceção dos traços referência e AG 25, onde o concreto curado ao ar livre
apresentou maior resistência média que aquele curado úmido, todos os traços com porcelana de
m maiores que a cura ao ar livre. Analisando separadamente os dois tipos de cura
Traços de cura úmida: neste tipo de cura o traço AG 75 U apresentou uma pequena
melhora na resistência à tração em comparação a referência, melhora esta de 2%. Já os
traços apresentaram quedas na resistência, vaiando de 15%, para o traço AG 25 U, 11% para o
traço AG 50 U e de 8% para o traço AG 100U;
AG 25 AG 50 AG 75 AG 100
6,185,41 5,68 5,635,55
5,856,71
6,02
Traços
Resistência à Tração na Flexão - 28 dias
Para o ensaio de resistência à tração na flexão foi seguido o recomendado pela norma
prova prismáticos de 10 x 10 x 40cm. O cálculo
, e o valor é a média de
se os valores médios dos
ensaios de resistência à tração na flexão de cada traço com substituição do agregado graúdo (brita
Agregado graúdo (EN 12390-5: 2000).
Com exceção dos traços referência e AG 25, onde o concreto curado ao ar livre
apresentou maior resistência média que aquele curado úmido, todos os traços com porcelana de
m maiores que a cura ao ar livre. Analisando separadamente os dois tipos de cura
neste tipo de cura o traço AG 75 U apresentou uma pequena
melhora na resistência à tração em comparação a referência, melhora esta de 2%. Já os demais
traços apresentaram quedas na resistência, vaiando de 15%, para o traço AG 25 U, 11% para o
Cura Ar Livre
Cura Úmida
118
- Traços de cura ao ar livre: visto que o traço referência curado ao ar livre apresentou
resistência maior que o de cura úmida, todos os traços com porcelana obtiveram resistências
inferiores a referência, os decréscimos foram de 12% para o traço AG 25 A, 23% para o traço AG
50 U e de cerca de 19% para os traços AG 75 A e AG 100 A.
Independente do tipo de cura e do traço a ruptura de todos os corpos-de-prova ensaiados
ocorreu no terço central dos corpos-de-prova, conforme a figura 6.37 (a). Assim, como observado
nos ensaios de resistência à compressão diametral a porcelana graúda foi contornada no momento
da ruptura, figura 6.37 (b).
(a) (b)
Figura 6.37 – Corpos-de-prova rompidos (a) e detalhe contorno da porcelana (b).
6.2.2.4 Módulo de elasticidade
O módulo de elasticidade de cada corpo-de-prova ensaiado foi calculado conforme a
equação 3, apresentado no item 6.2.1.4, e de acordo com a NBR 8522 (2003).
- Traços de Cura Úmida: Para cada idade de ensaios, 7 e 28 dias, foram
ensaiados três corpos-de-prova de cada traço conforme a NBR 8522 (2003). Para efeito de
cálculo a carga de deformação foi de 40% da carga média de ruptura dos corpos-de-prova
ensaiados à compressão simples.
deformações, para os traços de concreto: Referência, AG 25 U, AG 50 U, AG 75 U e AG 100 U.
Figura 6.38 – Módulo de elasticidade
Na idade de 7 dias, o módulo de elasticidade dos traços com porcelana foram infer
ao traço referência. O traço AG 50 U apresentou a maior queda, de 26%, no módulo de
elasticidade em comparação a referência. Nos demais traços estas quedas foram menores da
ordem de 10% para os traços AG 25 U e AG 75 U, com o traço AG 100 U resultand
de deformação 4% abaixo da referência.
Aos 28 dias de idade, também todos os traços com porcelana graúda apresentaram
módulos de elasticidade menores que a referência. O maior decréscimo apresentou o traço AG 25
U com 22%, nos traços AG 50 U e AG 100 U, a diferença foi de 13% e 11%, respectivam
tendo o traço AG 75 U o módulo 6% abaixo da referência.
Ao longo das idades de ensaio, a figura 6.39 apresenta estes valores para os ensaios de
cura úmida. Comparando as idades de 7 e 28 dias os aumentos da deformação forma de 15%
referência, 37% AG 50 U, 19% AG 75U e 8% para o traço AG 100 U, com a evolução estável
para o traço AG 25 U.
0,0
10,0
20,0
30,0
40,0
50,0
7 dias
38,034,0
Mó
du
lo (
GP
a)
Módulo de Elasticidade
119
ensaiados à compressão simples. Na figura 6.38 são apresentados os valores médios das
ções, para os traços de concreto: Referência, AG 25 U, AG 50 U, AG 75 U e AG 100 U.
Módulo de elasticidade – Agregado graúdo – cura úmida (NBR 8522: 2003).
Na idade de 7 dias, o módulo de elasticidade dos traços com porcelana foram infer
ao traço referência. O traço AG 50 U apresentou a maior queda, de 26%, no módulo de
elasticidade em comparação a referência. Nos demais traços estas quedas foram menores da
ordem de 10% para os traços AG 25 U e AG 75 U, com o traço AG 100 U resultand
de deformação 4% abaixo da referência.
Aos 28 dias de idade, também todos os traços com porcelana graúda apresentaram
módulos de elasticidade menores que a referência. O maior decréscimo apresentou o traço AG 25
U com 22%, nos traços AG 50 U e AG 100 U, a diferença foi de 13% e 11%, respectivam
tendo o traço AG 75 U o módulo 6% abaixo da referência.
Ao longo das idades de ensaio, a figura 6.39 apresenta estes valores para os ensaios de
cura úmida. Comparando as idades de 7 e 28 dias os aumentos da deformação forma de 15%
50 U, 19% AG 75U e 8% para o traço AG 100 U, com a evolução estável
7 dias 28 dias
44,0
34,0 34,3
28,1
38,434,5
41,2
36,5 39,1
Idades de Ensaio
Módulo de Elasticidade- Cura Úmida
são apresentados os valores médios das
ções, para os traços de concreto: Referência, AG 25 U, AG 50 U, AG 75 U e AG 100 U.
cura úmida (NBR 8522: 2003).
Na idade de 7 dias, o módulo de elasticidade dos traços com porcelana foram inferiores
ao traço referência. O traço AG 50 U apresentou a maior queda, de 26%, no módulo de
elasticidade em comparação a referência. Nos demais traços estas quedas foram menores da
ordem de 10% para os traços AG 25 U e AG 75 U, com o traço AG 100 U resultando em módulo
Aos 28 dias de idade, também todos os traços com porcelana graúda apresentaram
módulos de elasticidade menores que a referência. O maior decréscimo apresentou o traço AG 25
U com 22%, nos traços AG 50 U e AG 100 U, a diferença foi de 13% e 11%, respectivamente,
Ao longo das idades de ensaio, a figura 6.39 apresenta estes valores para os ensaios de
cura úmida. Comparando as idades de 7 e 28 dias os aumentos da deformação forma de 15%
50 U, 19% AG 75U e 8% para o traço AG 100 U, com a evolução estável
Referência
AG 25 U
AG 50 U
AG 75 U
AG 100 U
0 4 8
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45M
ódulo
(G
Pa)
Figura 6.39 – Evolução módulo de elasticidade
Para traços com agregados graúdos também foram comparad
pela NBR 8522 (2003) com o proposto pela NBR 6118 (2003), figura 6.40.
Figura 6.40 – Comparação módulo de elasticidade
0,0
10,0
20,0
30,0
40,0
50,0
Referência
44,0
37,7
Mó
du
lo (
GP
a)
Comparação Módulo
120
8 12 16 20 24 28
Módulo de Elasticidade
Data Ensaios
Evolução módulo de elasticidade – Agregado graúdo – cura úmida.
Para traços com agregados graúdos também foram comparados os valores calculados
pela NBR 8522 (2003) com o proposto pela NBR 6118 (2003), figura 6.40.
Comparação módulo de elasticidade – Agregado graúdo –
AG 25 AG 50 AG 75 AG 100
34,3
38,4 41,2 39,137,7 34,9 33,3 32,4 31,8
Traços
Comparação Módulo - Cura Úmida
Referência
AG 25 U
AG 50 U
AG 75 U
AG 100 U
cura úmida.
os os valores calculados
– cura úmida.
NBR 8522
NBR 6118
Observa-se que apenas o traço AG 25 apresentou similaridade entre o valor
acordo com a NBR 8522 (2003) com o proposto pela NBR 6118 (2003). Para todos os demais
traços inclusive a referência as maiores deformações foram obtidas pelo cálculo da NBR 8522
(2003), variando de cerca de 14% superior para os traços referên
de substituição dos agregado miúdo maior também a diferença entre os módulos, de cerca de
21% para o traço AG 75 e de 19% para o traço AG 100.
- Traços de Cura ao Ar Livre
de cada traço foram ensaiados
traço.
Figura 6.41 – Módulo de elasticidade
Para a idade de 7 dias, todos os traços com porcelana graúda em substituição ao
agregado graúdo (brita 1) apresentaram deformações abaixo do traço referência, obtendo
deformações inferiores da ordem de 19%, 16%, 23% e 10%, para os traços AG 25 A, AG 50 A,
AG 75 A e AG 100 A, respectivamente.
Na idade de 28 dias, conforme já observado nos ensaios de 7 dias, novamente os
módulos de elasticidade dos traços com porcelana graúda ficaram abaixo dos valores obtidos pela
0,0
10,0
20,0
30,0
40,0
7 dias
38,1
31,0
Mó
du
lo (
GP
a)
Módulo de Elasticidade
121
se que apenas o traço AG 25 apresentou similaridade entre o valor
acordo com a NBR 8522 (2003) com o proposto pela NBR 6118 (2003). Para todos os demais
traços inclusive a referência as maiores deformações foram obtidas pelo cálculo da NBR 8522
(2003), variando de cerca de 14% superior para os traços referência e AG 50, quanto maior o teor
de substituição dos agregado miúdo maior também a diferença entre os módulos, de cerca de
21% para o traço AG 75 e de 19% para o traço AG 100.
ao Ar Livre: Nas idades de ensaio, 7 e 28 dias, três corpos
oram ensaiados para cada traço e idade, tendo na figura 6.41 as médias de cada
Módulo de elasticidade – Agregado graúdo – cura ao ar livre (NBR 8522: 2003).
Para a idade de 7 dias, todos os traços com porcelana graúda em substituição ao
agregado graúdo (brita 1) apresentaram deformações abaixo do traço referência, obtendo
deformações inferiores da ordem de 19%, 16%, 23% e 10%, para os traços AG 25 A, AG 50 A,
AG 75 A e AG 100 A, respectivamente.
Na idade de 28 dias, conforme já observado nos ensaios de 7 dias, novamente os
módulos de elasticidade dos traços com porcelana graúda ficaram abaixo dos valores obtidos pela
7 dias 28 dias
39,0
31,0 30,931,9 31,3
29,3 30,934,1
35,0
Idades de Ensaio
Módulo de Elasticidade- Cura Ar Livre
se que apenas o traço AG 25 apresentou similaridade entre o valor calculado de
acordo com a NBR 8522 (2003) com o proposto pela NBR 6118 (2003). Para todos os demais
traços inclusive a referência as maiores deformações foram obtidas pelo cálculo da NBR 8522
cia e AG 50, quanto maior o teor
de substituição dos agregado miúdo maior também a diferença entre os módulos, de cerca de
de ensaio, 7 e 28 dias, três corpos-de-prova
para cada traço e idade, tendo na figura 6.41 as médias de cada
cura ao ar livre (NBR 8522: 2003).
Para a idade de 7 dias, todos os traços com porcelana graúda em substituição ao
agregado graúdo (brita 1) apresentaram deformações abaixo do traço referência, obtendo
deformações inferiores da ordem de 19%, 16%, 23% e 10%, para os traços AG 25 A, AG 50 A,
Na idade de 28 dias, conforme já observado nos ensaios de 7 dias, novamente os
módulos de elasticidade dos traços com porcelana graúda ficaram abaixo dos valores obtidos pela
Referência
AG 25 A
AG 50 A
AG 75 A
AG 100 A
122
referência. As quedas foram de 21% para os traços AG 25 A e AG 75 A, de 20 % no traço AG 50
A e de 10 % no traço AG 100 A.
A evolução do módulo de elasticidade para os traços de cura ao ar livre é dado pela
figura 6.42. O comportamento do módulo de elasticidade variou, os traços referência, AG 75 A e
AG 100 A apresentaram aumento de 2%, 5% e 3%, respectivamente, enquanto que os traços AG
25 A e AG 50 A permaneceram estáveis na comparação das idades ensaiadas.
0 4 8 12 16 20 24 28
0
5
10
15
20
25
30
35
40
Referência
AG 25 U
AG 50 U
AG 75 U
AG 100 U
Módulo de Elasticidade
Módulo
(G
Pa)
Data Ensaios
Figura 6.42 – Evolução módulo de elasticidade – Agregado graúdo – cura ao ar livre.
As rupturas ocorridas nos corpos-de-prova resultantes do carregamento durante o ensaio
de deformação são do mesmo tipo das observadas nos ensaio de resistência à compressão simples
e classificadas conforme a NBR 5739 (1994) em rupturas do tipo cisalhada, figura 6.43 (a) cura
ao ar livre e do tipo cônica, figura 6.43 (b) para os traços de cura úmida.
(a) Figura 6.43 – Ruptura cisalhada cura ao ar livre (a) e cônica, cura úmida (b).
Conforme o realizado nos traços de cura úmida houve também para os traços de cura ao
ar livre a comparação do módulo de deformação calculado de acordo com NBR 8522 (2003) com
o proposto pela NR 6118 (2003), conforme figura 6.44, apresentando similaridade os traços AG
25, AG 50 e AG 75 entre os dois tipos de cálculos.
Figura 6.44 – Comparação módulo de elasticidade
Já quanto a relação resistência à compressão simples pelo módulo de deformação para as
idades de 7 dias, figura 6.45, e aos 28 dias, figura 6.46, observa
0,0
10,0
20,0
30,0
40,0
Referência
39,0
32,8
De
form
ação
(G
Pa)
Comparação Módulo
123
(b)
Ruptura cisalhada cura ao ar livre (a) e cônica, cura úmida (b).
Conforme o realizado nos traços de cura úmida houve também para os traços de cura ao
ar livre a comparação do módulo de deformação calculado de acordo com NBR 8522 (2003) com
a NR 6118 (2003), conforme figura 6.44, apresentando similaridade os traços AG
25, AG 50 e AG 75 entre os dois tipos de cálculos.
Comparação módulo de elasticidade – Agregado graúdo – cura ao ar livre (NBR
8522:2003 e NBR 6118:2007).
Já quanto a relação resistência à compressão simples pelo módulo de deformação para as
idades de 7 dias, figura 6.45, e aos 28 dias, figura 6.46, observa-se a interferência do
AG 25 AG 50 AG 75 AG 100
30,9 31,3 30,935,0
32,8 31,2 30,1 29,728,0
Traços
Comparação Módulo - Cura Ar Livre - 28 dias
Ruptura cisalhada cura ao ar livre (a) e cônica, cura úmida (b).
Conforme o realizado nos traços de cura úmida houve também para os traços de cura ao
ar livre a comparação do módulo de deformação calculado de acordo com NBR 8522 (2003) com
a NR 6118 (2003), conforme figura 6.44, apresentando similaridade os traços AG
cura ao ar livre (NBR
Já quanto a relação resistência à compressão simples pelo módulo de deformação para as
se a interferência do aumento do
28 dias
NBR 8522
NBR 6118
teor de substituição do agregado graúdo na comparação resistência/mód
similaridade entre os dois tipos de cura independente do traço.
Figura 6.45 – Comparação resistência/módulo
Figura 6.46 – Comparação resistência/módulo
0,0
0,4
0,8
1,2
1,6
Referência
1,21,3
(fck
/Ecs
)*1
0-3
Comparação Resistência/Módulo
0,0
0,5
1,0
1,5
2,0
Referência
1,4 1,4
(fck
/Ecs
)*1
0-3
Comparação Resistência/Módulo
124
teor de substituição do agregado graúdo na comparação resistência/mód
similaridade entre os dois tipos de cura independente do traço.
Comparação resistência/módulo – Agregado graúdo –
Comparação resistência/módulo – Agregado graúdo –
AG 25 AG 50 AG 75 AG 100
1,41,3
1,3
1,0
1,3
1,5
1,2
1,0
Traços
Comparação Resistência/Módulo - 7 dias
AG 25 AG 50 AG 75 AG 100
1,6
1,41,5
1,1
1,6
1,31,1 1,1
Traços
Comparação Resistência/Módulo - 28 dias
teor de substituição do agregado graúdo na comparação resistência/módulo, entretanto há
– 7 dias.
– 28 dias.
7 dias
Cura Ar Livre
Cura Úmida
28 dias
Cura Ar Livre
Cura Úmida
6.2.2.5 Ensaios de capilaridade
Assim, como o realizado nos traços com agregados miúdos de porcelana, a aquisição de
dados para os traços com agregados graúdos foi realizada por 24 horas, em conformidade com a
NBR 9779 (1995). Para cada traço foram ensaiados
suas médias. A tabela 6.2 apresenta as quantidades de água absorvida em cada medição, tendo na
figura 6.47 a quantidade de água total absorvida ao final de 24 horas de ensaio.
Tabela 6.2 – Absorção por capilaridad 15 min 30 min
Cura Ar Livre 3,9 1,8
Cura Úmida 2,2 0,7
AG 25 A 8,8 3,7
AG 25 U 10 1,6
AG 50 A 11,3 2,7
AG 50 U 11,4 1,9
AG 75 A 3,7 1,0
AG 75 U 2,3 0,8
AG 100 A 4,9 1,9
AG 100 U 4,5 1,2
Figura 6.47 – Total de água absorvida por capilaridade
0,0
10,0
20,0
30,0
40,0
50,0
Referência
43,8
30,4
Águ
a A
bso
rvid
a (g
)
Total de Água Absorvida
125
de capilaridade
Assim, como o realizado nos traços com agregados miúdos de porcelana, a aquisição de
dados para os traços com agregados graúdos foi realizada por 24 horas, em conformidade com a
Para cada traço foram ensaiados 4 corpos-de-prova, sendo aqui apresentadas
A tabela 6.2 apresenta as quantidades de água absorvida em cada medição, tendo na
figura 6.47 a quantidade de água total absorvida ao final de 24 horas de ensaio.
bsorção por capilaridade – Agregado graúdo (NBR 9779: 1995) 1 h 2 h 3 h 4 h 6 h 8 h
2,9 4,9 3,3 3,1 4,8 3,5
1,3 2,6 2 2,2 3,5 2,8
2,2 3,2 2,1 1,6 3,3 2,0
1,6 1,6 0,9 0,6 1,4 1,2
2,5 3,8 2,7 2,0 3,3 2,8
1,7 2,4 1,4 1,4 1,8 1,5
3,0 3,3 2,9 2,6 4,2 3,7
2,3 2,5 2,6 2,1 3,7 3,3
2,6 3,5 1,9 2,7 2,6 2,6
1,6 2,5 1,0 1,6 1,8 1,7
Total de água absorvida por capilaridade – Agregado graúdo (NBR 9779: 1995).
AG 25 AG 50 AG 75 AG 100
40,845,8
41,5
33,4
24,5
35,1 35,6
22,3
Traços
Total de Água Absorvida - 24 horas
Assim, como o realizado nos traços com agregados miúdos de porcelana, a aquisição de
dados para os traços com agregados graúdos foi realizada por 24 horas, em conformidade com a
prova, sendo aqui apresentadas
A tabela 6.2 apresenta as quantidades de água absorvida em cada medição, tendo na
figura 6.47 a quantidade de água total absorvida ao final de 24 horas de ensaio.
(NBR 9779: 1995) . 24 h Água Absorvida
15,6 43,8
14,6 31,9
13,9 40,8
5,6 24,5
14,7 45,8
9,6 33,1
17,1 41,5
16 35,6
10,8 33,4
6,4 22,3
Agregado graúdo (NBR 9779: 1995).
Cura Ar Livre
Cura Úmida
126
Como já era esperado, em todos os traços de cura úmida a quantidade de água absorvida
foi menor que aquela de cura ao ar livre, em virtude da melhor hidratação do cimento resultando
num concreto menos poroso. Analisamos os tipos de cura separados, tem-se:
- Traços de cura úmida: era esperado que com o aumento da quantidade de porcelana
graúda no concreto a quantidade de água absorvida diminuiria, em virtude da baixa capacidade de
absorção de água desta porcelana.
Entretanto, os traços AG 50 U e AG 75 U apresentaram quantidades de água absorvida
maiores que o concreto referência, aumento estes de 15% e 17%, respectivamente, este aumento
pode ser atribuído ao espaço que ficou entre a porcelana e a argamassa do concreto, em
decorrência da evaporação da água de amassamento que não foi absorvida pela porcelana, daí a
água do ensaio de capilaridade preencheu este espaço, contribuindo para a maior absorção de
água, figura 6.48 (a).
Já os traços AG 25 U e AG 100 U apresentaram quedas, na quantidade de água
absorvida, de 19% e 27% em relação a referência. Mesmo com o aumento da quantidade de
porcelana, deveria haver mais espaços vazios nos corpos-de-prova, porém, o traço AG 100 U
apresentou queda na quantidade de água absorvida, visto que na base dos corpos-de-prova havia
muita porcelana, e pelo fato desta ter baixa capacidade de absorção, formou uma espécie de
barreira para a água ser absorvida pelo corpo-de-prova, figura 6.48 (b);
(a) (b)
Figura 6.48 – Corpos-de-prova após ensaio de capilaridade, traço AG 50 U (a) e AG 100 U (b).
127
- Traços de cura ao ar livre: conforme observado para a cura úmida, o traço AG 50 A,
também apresentou maior quantidade de água absorvida que o concreto referência, aumento de
5%. Os demais traços absorveram menos água que a referência, obtendo valores de 7%, 5% e
24% abaixo para os traços AG 25 A, AG 75 A e AG 100 A, respectivamente. Esta queda na
quantidade de água absorvida também pode ser explicada pela baixa permeabilidade da porcelana
graúda, visto que há mais água de amassamento para a argamassa do concreto realizar sua
hidratação.
Outro fator que pode ter influenciado todos os ensaios de capilaridade, independente do
traço e tipo de cura, é a distribuição dos agregados nos corpos-de-prova, já que, mesmo com a
correta mistura do concreto na betoneira, pode ocorrer que determinados corpos-de-prova, em
razão do adensamento, ficaram com mais porcelana graúda na base, devido sua densidade, que
outros traços, fator este que implica diretamente não apenas na capilaridade, mas em todas as
propriedades mecânicas do concreto.
A capilaridade dos traços foi calculada conforme a equação 5, apresentada no item
6.2.1.5, da NBR 9779 (1995), com os resultados apresentados na figura 6.49. A capilaridade é
dada em função da quantidade de água absorvida, assim, os concretos de cura úmida
apresentaram menor capilaridade em comparação aos traços de cura ao ar livre, visto que as
quantidades de água absorvida pelos concretos de úmida foram menores que as obtidas pelos
concretos de cura ao ar livre.
- Traços de cura úmida: os traços AG 50 U e AG 75 U apresentaram capilaridade
maior que a referência, de cerca de 10% e 12%, respectivamente. Já os traços AG 25 U e AG 100
U, resultaram em capilaridade inferior, da ordem de 23% e 30%, em relação ao traço referência;
- Traços de cura ao ar livre: novamente o traço AG 50 A apresentou maior
capilaridade que o traço referência, aumento este de 4%. Nos demais traços as capilaridades
ficaram abaixo da referência, variando em 7%, 5% e 24%, para os traços AG 25 A, AG 75 a e
AG 100 A, respectivamente.
Figura 6.49 –
Após os ensaios de
diametral para medição da ascensão capilar da água absorvida em seu interior.
Apesar dos traços de cura úmida apresentarem valores tanto de quantidade de água
absorvida, como de capilaridade, bem aba
quanto a altura capilar, estes valores ficaram próximos, independente do tipo de cura e também
do traço.
Mesmos os traços que apresentaram maiores quantidades de água absorvida e
capilaridade que o traço referência, sua altura capilar ficou abaixo da referência, em decorrência
do preenchimento dos vazios existentes entre a porcelana graúda e a argamassa do concreto.
Na figura 6.50, tem-se a média das ascensões capilares da água absorvida nos concretos.
Observando separadamente os dois tipos de cura tem
0,000
0,100
0,200
0,300
0,400
0,500
0,600
Referência
0,556
0,406
Cap
ilari
dad
e (
g/cm
²)
128
Capilaridade – Agregado graúdo (NBR 9779: 1995).
Após os ensaios de absorção, os corpos-de-prova foram rompidos à compressão
diametral para medição da ascensão capilar da água absorvida em seu interior.
Apesar dos traços de cura úmida apresentarem valores tanto de quantidade de água
absorvida, como de capilaridade, bem abaixo dos obtidos pelos concretos de cura ao ar livre,
quanto a altura capilar, estes valores ficaram próximos, independente do tipo de cura e também
Mesmos os traços que apresentaram maiores quantidades de água absorvida e
o referência, sua altura capilar ficou abaixo da referência, em decorrência
do preenchimento dos vazios existentes entre a porcelana graúda e a argamassa do concreto.
se a média das ascensões capilares da água absorvida nos concretos.
Observando separadamente os dois tipos de cura tem-se;
AG 25 AG 50 AG 75 AG 100
0,5180,577
0,529
0,4250,406
0,312
0,447 0,455
0,285
Traços
Capilaridade - 28 dias
Agregado graúdo (NBR 9779: 1995).
prova foram rompidos à compressão
diametral para medição da ascensão capilar da água absorvida em seu interior.
Apesar dos traços de cura úmida apresentarem valores tanto de quantidade de água
ixo dos obtidos pelos concretos de cura ao ar livre,
quanto a altura capilar, estes valores ficaram próximos, independente do tipo de cura e também
Mesmos os traços que apresentaram maiores quantidades de água absorvida e
o referência, sua altura capilar ficou abaixo da referência, em decorrência
do preenchimento dos vazios existentes entre a porcelana graúda e a argamassa do concreto.
se a média das ascensões capilares da água absorvida nos concretos.
Cura Ar Livre
Cura Úmida
Figura 6.50 – Altura capilar
- Traço de cura úmida:
agregado graúdo (brita 1) apresentaram altura capilar
foram variadas, de 28%, 15%, 2% e 13%, para os traços AG 25 U, AG 50U, AG 75 U e AG 100
U, respectivamente;
- Traço de cura ao ar livre:
traços com porcelana também foram menores que o traço referência. Os traços AG 25 A e AG
100 A, apresentaram alturas capilares inferiores a 18% da referência. No traço AG 50 A a queda
foi de 14%, enquanto que no traço AG 75 A o decréscimo ficou em 11%.
Diferentemente do ob
do traço de cura ao ar livre era mais nítida que o de cura úmida, na substituição do agregado
graúdo (brita 1) por porcelana graúda, observou
capilar nos concretos, independente do tipo de cura, cura ao ar livre figura 6.51 (a), cura úmida
figura 6.51 (b).
0,00
1,00
2,00
3,00
4,00
5,00
6,00
Referência
5,60
4,70
Alt
ura
Cap
ilar
(am
)
129
Altura capilar – Agregado graúdo (NBR 9779: 1995).
Traço de cura úmida: todos os traços com porcelana graúda em substituição ao
agregado graúdo (brita 1) apresentaram altura capilar menor que o traço referência. As diferenças
foram variadas, de 28%, 15%, 2% e 13%, para os traços AG 25 U, AG 50U, AG 75 U e AG 100
Traço de cura ao ar livre: para este tipo de cura, as alturas capilares de todos os
na também foram menores que o traço referência. Os traços AG 25 A e AG
100 A, apresentaram alturas capilares inferiores a 18% da referência. No traço AG 50 A a queda
foi de 14%, enquanto que no traço AG 75 A o decréscimo ficou em 11%.
Diferentemente do observado nos concretos com porcelana miúda, onde a altura capilar
do traço de cura ao ar livre era mais nítida que o de cura úmida, na substituição do agregado
graúdo (brita 1) por porcelana graúda, observou-se com mais nitidez as alturas da ascensão
r nos concretos, independente do tipo de cura, cura ao ar livre figura 6.51 (a), cura úmida
AG 25 AG 50 AG 75 AG 100
4,60 4,805,00
4,60
3,40
4,00
4,604,10
Traços
Altura Capilar - 28 dias
Agregado graúdo (NBR 9779: 1995).
todos os traços com porcelana graúda em substituição ao
menor que o traço referência. As diferenças
foram variadas, de 28%, 15%, 2% e 13%, para os traços AG 25 U, AG 50U, AG 75 U e AG 100
para este tipo de cura, as alturas capilares de todos os
na também foram menores que o traço referência. Os traços AG 25 A e AG
100 A, apresentaram alturas capilares inferiores a 18% da referência. No traço AG 50 A a queda
servado nos concretos com porcelana miúda, onde a altura capilar
do traço de cura ao ar livre era mais nítida que o de cura úmida, na substituição do agregado
se com mais nitidez as alturas da ascensão
r nos concretos, independente do tipo de cura, cura ao ar livre figura 6.51 (a), cura úmida
Cura Ar Livre
Cura Úmida
130
(a) (b) Figura 6.51 – Corpos-de-prova de cura ao ar livre (a) e de cura úmida (b).
6.3 ARGAMASSA DO
6.3.1 Resistência à Compressão Simples
Os corpos-de-prova de argamassa com substituição do agregado miúdo (areia) por
porcelana miúda, foram ensaiados mecanicamente à compressão simples, nas idades de 3, 7 e 33
dias, com 4 corpos-de-prova de cada traço para cada idade ensaiada.
A princípio, a idade final de ensaio para as argamassas seria aos 28 dias, entretanto, por
problemas com a prensa de ensaio nesta data, a ruptura, bom como todos os demais ensaios
forma realizados aos 33 dias de idade. Na figura 6.52 tem
argamassas.
Figura 6.52 – Resistência à compressão simples
0
10
20
30
40
50
60
3 dias
27,8
33,0 32,2
42,5 41,6
Re
sist
ên
cia
(MP
a)
Resistência Compressão Simples
131
DO CONCRETO
Resistência à Compressão Simples
prova de argamassa com substituição do agregado miúdo (areia) por
porcelana miúda, foram ensaiados mecanicamente à compressão simples, nas idades de 3, 7 e 33
prova de cada traço para cada idade ensaiada.
idade final de ensaio para as argamassas seria aos 28 dias, entretanto, por
problemas com a prensa de ensaio nesta data, a ruptura, bom como todos os demais ensaios
forma realizados aos 33 dias de idade. Na figura 6.52 tem-se as médias das resistências de
Resistência à compressão simples – Argamassa do concreto (NBR 5739: 1994).
7 dias 33 dias
38,2
45,1
36,0
44,243,848,5
43,9
49,5
41,644,8
53,7
Idades
Resistência Compressão Simples - Argamassa
prova de argamassa com substituição do agregado miúdo (areia) por
porcelana miúda, foram ensaiados mecanicamente à compressão simples, nas idades de 3, 7 e 33
idade final de ensaio para as argamassas seria aos 28 dias, entretanto, por
problemas com a prensa de ensaio nesta data, a ruptura, bom como todos os demais ensaios
se as médias das resistências destas
Argamassa do concreto (NBR 5739: 1994).
Argamassa
Referência
A 25
A 50
A 75
A 100
132
Nos traços com argamassa do concreto na idade de 3 dias, todos os traços com porcelana
apresentaram resistências superiores ao traço referência, com aumentos na ordem de 19%, 16%,
53% e 50%, respectivamente para os traços A 25, A 50, A 75 e A 100.
Já os 7 dias de idade, a exceção ficou por conta do traço A 25, que apresentou queda de
6% em relação a referência. As resistências dos demais traços foram superiores a referência em
15% para os traços A 50 e A 75 e de 17% para o traço A 100.
Na idade de 33 dias observou-se também um decréscimo na resistência, em relação ao
traço referência, do traço A 25 de 2%. Os outros traços apresentaram aumentos de resistência da
ordem de 8% para o traço A 50, 10% para o traço A 75 e de 19% para o traço A 100.
Este aumento na resistência pode ser atribuído a uma possível reação pozolânica da
porcelana miúda. Outro fato a destacar é a baixa permeabilidade desta porcelana miúda, que não
absorve a água de amassamento, permitindo uma melhor hidratação do cimento e
conseqüentemente uma maior resistência à compressão.
Na figura 6.53 pode-se observar a evolução da resistência à compressão simples dos
traços de argamassa. Comparando a resistência obtido aos 3 dias de idade com o fim dos ensaios
aos 33 dias, tem-se, todos os traços apresentaram evolução na resistência. Dos traços com
porcelana a maior evolução ocorreu com o traço A 50, com aumento na resistência de 50%, os
traços A 25 e A 100 apresentaram evolução de 34% e 29%, respectivamente. Já o traço A 75
apresentou a menor evolução com 17%. Entretanto, a maior evolução ficou por conta do traço
referência com 62%.
133
0 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30 33
0
10
20
30
40
50
60
Referência
A 25
A 50
A 75
A 100
Evolução Resistência à Compressão R
esis
tência
(M
Pa)
Data Ensaios
Figura 6.53 – Evolução resistência à compressão simples – Argamassa do concreto.
Comparando o tipo de ruptura dos corpos-de-prova com a NBR 5739 (1994) os tipos
mais comuns foram do tipo cônica e cisalhada, figura 6.54.
Figura 6.54 – Ruptura do tipo cônica e cisalhada nas argamassas (NBR 5739: 1994).
134
6.3.2 Ensaios de capilaridade
Assim, como o ocorrido nos ensaios com concreto, os ensaios de capilaridade com as
argamassas de concreto também ocorreram de forma adaptada da NBR 9779 (1995), com a
aquisição de dados nas primeiras 24 horas de contato das argamassas com a água, com um total
de 4 corpos-de-prova para cada traço e calculando sua média.
A metodologia de ensaio de capilaridade da argamassa do concreto foi a mesma
realizada com os traços de concreto, quanto a constância de massa, impermeabilização das
laterais, tempos de aquisição dos dados . A exceção ficou por conta da altura da lâmina d’água
em contato com base dos corpos-de-prova, que foi constante de 5 ±1 mm durante todo o ensaio.
Na tabela 6.3 são apresentadas as quantidades de água absorvida em cada medição,
tendo na figura 6.55 a quantidade de água total absorvida ao final de 24 horas de ensaio.
Tabela 6.3 – Absorção por capilaridade – Argamassa do concreto (NBR 9779: 1995). 15 min 30 min 1 h 2 h 3 h 4 h 6 h 8 h 24 h Água Absorvida
Referência 1,1 0,6 0,9 1,0 0,7 0,8 0,9 1,0 4,1 11,1
A 25 1,0 0,6 0,7 1,0 0,6 0,7 0,8 0,8 3,7 9,9
A 50 1,2 0,5 0,7 0,9 0,5 0,7 0,6 0,8 3,1 8,9
A 75 1,3 0,5 0,7 0,8 0,5 0,6 0,7 0,7 3,2 9,0
A 100 1,2 0,5 0,7 0,8 0,5 0,7 0,8 0,5 2,9 8,6
Pode-se observar que as quantidades de água absorvida, ao final de 24 horas de ensaio,
pelos traços com porcelana apresentaram quedas com ao aumento da quantidade de areia
substituída. Estas quedas nas quantidades de água absorvida em 24 horas, em comparação ao
traço referência, foram de 11% para o traço A 25, de cerca de 19% para os traços A 50 e A 75 e
de 23% para o traço A 100.
Figura 6.55 – Total de água absorvida por capilaridade
A capilaridade dos traços
6.2.1.5, da NBR 9779 (1995), diferente apenas a área da seção transversal do corpo
19,63 cm², com os resultados apresentados na figura 6.56.
Figura 6.56 – Capilaridade
Conseqüentemente, os traços que absorveram menores quantidades de água ao final das
24 horas de ensaio, resultaram em menor capilaridade. Assim, todos os traços com porcelana
0,0
3,0
6,0
9,0
12,0
Referência
11,1Á
gua
Ab
sorv
ida
(g)
Total de Água Absorvida
0,000
0,100
0,200
0,300
0,400
0,500
0,600
Referência
0,563
Cap
ilari
dad
e (
g/cm
²)
135
Total de água absorvida por capilaridade – Argamassa do concreto (NBR 9779: 1995).
A capilaridade dos traços foi calculada conforme a equação 5 apresentada, no item
, da NBR 9779 (1995), diferente apenas a área da seção transversal do corpo
com os resultados apresentados na figura 6.56.
Capilaridade – Argamassa do concreto (NBR 9779: 1995).
Conseqüentemente, os traços que absorveram menores quantidades de água ao final das
24 horas de ensaio, resultaram em menor capilaridade. Assim, todos os traços com porcelana
Referência A 25 A 50 A 75 A 100
11,19,9 8,9 9,0
Traços
Total de Água Absorvida - 24 horas
Referência A 25 A 50 A 75 A 100
0,5630,502
0,456 0,461 0,439
Traços
Capilaridade - 33 dias
Argamassa do concreto (NBR 9779: 1995).
foi calculada conforme a equação 5 apresentada, no item
, da NBR 9779 (1995), diferente apenas a área da seção transversal do corpo-de-prova, S =
concreto (NBR 9779: 1995).
Conseqüentemente, os traços que absorveram menores quantidades de água ao final das
24 horas de ensaio, resultaram em menor capilaridade. Assim, todos os traços com porcelana
A 100
8,6
A 100
0,439
apresentaram menor capilaridade que o traço referênci
com a referência foram as mesmas obtidas quanto a quantidade de água absorvida, 11%, A 25,
19%, A 50 e A 75, 22% A 100.
Após os ensaios de absorção, a altura da ascensão capilar da água absorvida foi medida
lateralmente nos corpos-de-
representação desta altura capilar. Assim como ocorreu nos ensaios com concreto, na argamassa
do concreto as alturas da ascensão ficaram próximas, independente da quantidade de água
absorvida. Os decréscimos nas alturas capilares variaram de 13% a 15% para todos os traços,
independente da porcentagem de porcelana.
Figura 6.57 – Altura capilar
0,0
1,0
2,0
3,0
4,0
5,0
6,0
Referência
5,5
Alt
ura
Cap
ilar
(cm
)
136
apresentaram menor capilaridade que o traço referência. A queda na capilaridade comparando
com a referência foram as mesmas obtidas quanto a quantidade de água absorvida, 11%, A 25,
19%, A 50 e A 75, 22% A 100.
Após os ensaios de absorção, a altura da ascensão capilar da água absorvida foi medida
-prova em quatro pontos distintos. Tendo na figura 6.57 a
representação desta altura capilar. Assim como ocorreu nos ensaios com concreto, na argamassa
do concreto as alturas da ascensão ficaram próximas, independente da quantidade de água
absorvida. Os decréscimos nas alturas capilares variaram de 13% a 15% para todos os traços,
independente da porcentagem de porcelana.
Altura capilar – Argamassa do concreto (NBR 9779: 1995).
Referência A 25 A 50 A 75 A 100
4,8 4,7 4,8 4,7
Traços
Altura Capilar - 33 dias
a. A queda na capilaridade comparando
com a referência foram as mesmas obtidas quanto a quantidade de água absorvida, 11%, A 25,
Após os ensaios de absorção, a altura da ascensão capilar da água absorvida foi medida
prova em quatro pontos distintos. Tendo na figura 6.57 a
representação desta altura capilar. Assim como ocorreu nos ensaios com concreto, na argamassa
do concreto as alturas da ascensão ficaram próximas, independente da quantidade de água
absorvida. Os decréscimos nas alturas capilares variaram de 13% a 15% para todos os traços,
Argamassa do concreto (NBR 9779: 1995).
A 100
4,7
137
CAPÍTULO 7: VIABILIDADE ECONÔMICA
Em virtude da utilização de isoladores elétricos de porcelana moídos, miúdos ou
graúdos, em concreto ser um material pouco difundido no meio comercial, um estudo de
viabilidade econômica para moagem deste material e sua comparação com os agregados
comumente utilizados na construção civil (areia e brita 1) é válido em virtude dos resultados
obtidos nesta pesquisa permitirem sua utilização na construção civil.
Assim, considerando que sejam moídos 7,5 ton./dia de isoladores de porcelana,
equivalente a uma caçamba de entulho de 5m³, durante 21 dias no mês, com 8 horas trabalhadas
por dia tem-se uma produção estimada de 157,5 toneladas de isoladores de porcelana moídos em
168 horas de trabalho por mês.
Independente de sua granulometria, similar a areia ou a brita, visto que para obtenção
das diferentes granulometrias um simples ajuste nos martelos rompedores, muda-se totalmente a
granulometria do material moído, então, os principais investimentos que interferem no custo são:
- Investimentos diretos:
- Máquina: moedor de martelo rompedor, com uma vida útil de 3.000 h, este martelo
tem um custo da hora produtiva de R$ 2,31 (dois reais e trinta e um centavos);
- Mão-de-obra: para operação do moedor de martelo rompedor, R$ 7,31 (sete reais e
trinta e um centavos), já inclusos Taxa de Leis Sociais e Riscos do Trabalho de 125,58% para o
Estado de São Paulo.
138
- Investimentos indiretos:
- Frete: a retirada dos isoladores inservíveis das cerâmicas será em caçambas de entulho
com capacidade de 5m³, ou 7,5 ton., levando-os até a área de moagem destes isoladores, a um
custo de R$ 200,00 (duzentos reais), e;
- Energia elétrica: o custo da energia elétrica é de R$ 0,27/kWh (vinte e sete centavos) o
quilowatt hora. Um motor elétrico de um moedor de martelo rompedor tem potência de 15 hp, ou
6,30 kW.
Todos os valores aqui citados referem-se a dados do Estado de São Paulo e foram
publicados na revista Guia da Construçãon° 92 – Março de 2009 (PINI, 2009). Com estes dados o
cálculo do custo mensal para a moagem de isolador de porcelana, com base nos parâmetros
descritos acima é apresentado na tabela 7.1.
Tabela 7.1 – Custo mensal moagem isolador de porcelana. Custos Mensais - Moagem Isoladores elétricos de porcelana
Investimentos Unidade Quantidade
Custos em Reais Diretos Unitário Total Máquina: Moedor de martelo rompedor hora produtiva 168 2,31 388,08
Mão-de-obra hora produtiva 168 7,31 1.228,08
Subtotal I - - - 1.616,16 Indiretos Frete com material caçamba 21 200,00 4.200,00
Energia elétrica: motor 15 hp = 6,3 kW kW/h 1.058,40 0,27 285,77
Subtotal II - - - 4.485,77
Total - - - 6.101,93
Produção estimada ton./mês 157,5 38,74 6.101,93 Valor Tonelada Isolador de Porcelana Moído: R$ 38,74
139
Comparando o custo da tonelada de isolador de porcelana moído com os agregados
comumente utilizados em concreto temos a tabela 7.2, onde pode-se observar que os isoladores
de porcelana moídos podem ser utilizados em concretos pela suas propriedades mecânicas como
pelo fator econômico.
Tabela 7.2 – Valores agregados comuns e isoladores de porcelana moídos. Agregado miúdo Agregado graúdo
Areia média lavada Porcelana miúda Brita 1 Porcelana graúda R$ 49,94/ton. R$ 38,74/ton. R$ 48,53/ton. R$ 38,74/ton.
Comparando o custo de extração do agregado miúdo comum, areia, com a moagem do
agregado reciclado, a porcelana é 22% mais barata que a areia. Já a porcelana graúda é 20% mais
econômica que a extração do agregado graúdo comum, brita 1, sendo este mais um fator a favor
para a utilização de isoladores elétricos de porcelana moídos em substituição aos agregados
comuns em concretos e argamassas.
Porém, o custo mais barato da moagem dos isoladores de porcelana em comparação a
extração dos agregados comuns ocorre em virtude dos isoladores serem tratados pelas cerâmicas
como um material de descarte, entretanto, com uma política de racionalização e reaproveitamento
destes isoladores, as cerâmicas poderão passar a vender este material inservível, podendo assim,
aumentar o custo de moagem, já que o custo hoje em dia baseia-se nos custos operacionais dos
equipamentos de moagem e da caçamba de retirada de entulho.
141
CAPÍTULO 8: CONCLUSÕES
A utilização de isoladores elétricos de porcelana moídos em substituição aos agregados,
miúdo e graúdo, comuns utilizados em concretos e argamassas, nas propriedades estudadas é uma
alternativa frente a extração destes agregados na natureza que a cada dia se tornam mais escassos.
8.1 CONCRETO COM PORCELANA
8.1.1 Substituição do Agregado Miúdo
Os ensaios nos estados fresco e endurecido nos concretos com porcelana miúda atestam
sua utilização, independente do tipo de cura. Nos ensaios de resistência à compressão simples,
observou que na primeira idade ensaiada, 3 dias, os traços de cura ao ar livre apresentaram
valores superiores a referência, de até 13%, traço com 50% de substituição, fato este já observado
pelo tempo de fim de pega menor nestes concretos, de aproximadamente 30% em relação a
referência.
Entretanto, nas demais idades de ensaio, 7 e 28 dias, a evolução na resistência dos
concretos com porcelana foi menor que no traço referência, mesmo assim, as elevadas
resistências à compressão obtidas por todos os traços comprovam sua utilização. Nos ensaios de
resistência à compressão diametral e de capilaridade, todos os traços, independente do teor de
porcelana, apresentaram valores superiores de até 10% em comparação ao traço referência.
Todas estas melhoras podem ser atribuídas a melhor uniformidade dos grãos de
porcelana após sua moagem, conferindo ao concreto melhor adensamento, resultando em
melhores resistências frente ao agregado comum.
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Porém, nos ensaios de módulo de elasticidade e de resistência à tração na flexão, os
resultados dos traços de concreto com porcelana miúda ficaram abaixo daqueles obtidos pelo
traço referência, decréscimos de até 18% independentes do tipo de cura e teor de substituição,
mesmo assim, estes valores estão em acordo com as normas existentes.
Ao par dos resultados de todos os ensaios dos traços de concreto com isoladores de
porcelana moídos em substituição ao agregado miúdo sua utilização é mais positiva com teores
de substituição na faixa de 50% à 100% do agregado miúdo comum, já que os traços com estes
teores apresentaram resultados superiores a referência.
Entre os pontos positivos observados para este agregado têm-se: granulometria
controlada, permitindo melhor empacotamento do concreto; baixa capacidade de absorção de
água, reduzindo o consumo de cimento; ausência de materiais orgânicos, massas específicas e
unitárias similares ao agregado comum, além de sua utilização preservar a extração do agregado
comum e evitar sua disposição indiscriminada na natureza. Sua moagem por ser mais econômica
que a extração do agregado comum na natureza é outro diferencial para seu emprego.
8.1.2 Substituição do Agregado Graúdo
Comparando os resultados dos ensaios mecânicos dos traços de concreto com isoladores
de porcelana moídos substituindo o agregado graúdo comum ao concreto referência,
independente do tipo de cura, estes resultados foram inferiores aos obtidos pelo traço referência.
Na resistência à compressão simples, ao final dos ensaios, 28 dias, os decréscimos foram
próximos de 30%, para o traço com 100% de porcelana graúda, independente do tipo de cura.
Estes resultados são explicados devido ao formato lamelar que a porcelana adquire ao
ser moída e sua grande área vidrada, fatores estes que interferiram na aderência da argamassa do
concreto com estes agregados alternativos.
Quanto a resistência à compressão diametral os resultados ficaram próximos a
referência, com aumentos e decréscimos de 4%, para todos os traços e tipos de cura. Entretanto,
nos ensaios de resistência à tração na flexão as quedas de resistência foram mais acentuadas entre
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os traços e tipos de cura, quedas estas de até 23%, todavia esta queda não foi linear em relação ao
aumento do teor de porcelana graúda utilizada.
Em relação aos ensaios de módulo de deformação, todos concretos com porcelana
apresentaram valores inferiores aos obtidos pelo traço referência, independente de seu tipo de
cura, quedas muitas vezes superiores a 10%, porém, não mais que 20%.
Como observado nos traços com porcelana miúda, nos ensaios de capilaridade com
porcelana graúda, os traços com maiores porcentagens de utilização de porcelana apresentaram
menores capilaridades, decréscimos também mais acentuados comparando o tipo de cura. Porém,
pode haver maior capilaridade devido a baixa aderência da argamassa do concreto com a
porcelana, com a água preenchendo este “vazio”.
A questão das rupturas junto as faces da porcelana é um fator preponderante ao seu
emprego, aumentado ainda mais quando a argamassa ficou em contato com o esmalte protetor
(vidrado) destes isoladores, a ruptura dos concretos foi brusca contornando a porcelana já que
esta tende a ser mais resistente que a argamassa do concreto e o agregado graúdo comum.
Contudo, os valores de resistência à compressão simples obtidos aos 28 dias de idade
pelos traços de concreto com porcelana graúda, foram superiores àqueles determinados na
dosagem do traço. Mesmo com os resultados de resistência obtidos indicarem uma substituição
de até 75% do agregado graúdo comum pela porcelana, uma faixa ótima de utilização seria de
25% a 50%, visto que em teores acima de 50%, a aderência da argamassa do concreto com a
porcelana poderá comprometer as propriedades do concreto.
Mesmo com sua moagem resultando em agregados lamelares, seu custo de moagem é
mais econômico que a britagem do agregado graúdo comum, o que torna este agregado uma fonte
de economia para a produção de concreto na construção civil.
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8.2 ARGAMASSA DO CONCRETO
Os ensaios realizados com a argamassa do concreto, com substituição do agregado
miúdo comum pela porcelana moída miúda, nos mesmos teores utilizados nos traços de concreto,
comprovam sua utilização, visto que para teores acima de 50% de substituição as resistências à
compressão simples foram superiores ao traço referência, para todas as idades ensaiadas.
Este aumento de resistência das argamassas em comparação a referência é maior nas
primeiras idades de ensaios e maiores teores de substituição, atingindo valores superiores a 50%
nas porcentagens de 75% e 100% de substituição, podendo ser explicado pela possível atividade
pozolanica da porcelana.
Com o aumento da idade de ensaio, esta melhora diminui, ficando próximos a 10% para
substituições de 50% e 75% e de 20% para teor de 100% de porcelana. Os ensaios de
capilaridades apenas reforçam esta melhora obtida com a porcelana miúda, ocorrendo queda na
capilaridade com o aumento do teor de porcelana nas argamassas. As menores capilaridades
foram da ordem de 20% para substituições superiores a 50%.
Apesar do isolador de porcelana possuir uma face vidrada, este esmalte não causou
nenhuma reação adversa na argamassa, visto que pela baixa granulometria a face vidrada não
interfere na aderência. A viabilidade econômica da moagem da porcelana frente ao agregado
comum é mais um fator para sua utilização.
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8.3 CONTINUIDADE DA PESQUISA
Com os resultados aqui obtidos e com os poucos existentes na bibliografia pode-se
afirmar que a porcelana pode substituir tanto o agregado miúdo como o agregado graúdo em
concretos não estruturais, porém estudos mais aprofundados poderiam permitir o seu emprego em
obras de concreto estruturais, como contrapiso, pilares pré-moldados, lajes e em concreto
compactado com rolo, por exemplo. Além de sua utilização poder substituir o agregado miúdo
em argamassas de assentamento, revestimento e nas argamassas pré-fabricadas.
Os estudos de concretos com porcelana podem se estenderem a idades mais avançadas,
para atestar a real aplicação deste concreto em obras civis e em artefatos de cimento, devendo
haver também estudos em relação ao comportamento destes frente aos ataques por sulfatos,
reação álcali-agregado, reatividade, carbonatação e resistência ao fogo. Complementando estas
pesquisas com ensaios de imagem da microestrutura pelos ensaios de microscopia eletrônica de
varredura, difração de raios-X verificando o comportamento dos concretos e argamassas com
diferentes porcentagens de adições de porcelana.
A utilização de isoladores elétricos de porcelana moídos finamente poderia determinar
sua potencial atividade pozolânica, podendo ser aditivo ao concreto, como acelerador de pega, ou
mesmo entrando na constituição do cimento Portland.
Esta pesquisa utilizou-se de isoladores elétricos de porcelana provenientes da não
aceitação pelo controle de qualidade da empresa, não nos sendo apresentados os motivos de sua
reprovação, pode ser que um dado lote tenha recebido maiores parcelas de matérias-primas,
maior quantidade de esmalte protetor, ou mesmo tenha sido pouco ou mal “queimado”, fatores
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pouco interessantes a primeira vista, mas se não forem levados em conta poderão comprometer
uma obra toda.
Há também a hipótese de estudo da porcelana proveniente de sua troca, reciclagem
secundária, isto é, isolador vencido de seu prazo de serviço, podendo fazer a comparação entre
estas porcelanas, estudando em especial a resistência e o comportamento ao longo do tempo de
uma porcelana sem uso e outra que passou anos em serviço, podendo haver diminuição ou
aumento de valores de resistência para os isoladores usados.
Em decorrência da face vidrada da porcelana ter menor aderência com a argamassa do
concreto, pode-se estudar processos de moagem que excluam este vidrado e também reduza a
quantidade de agregados lamelares, pois o valor da moagem do isolador de porcelana é menor
que o valor de extração do agregado miúdo comum e da britagem do agregado graúdo comum.
A verdade é que faltam trabalhos com este material, os poucos existentes não foram
suficientes para afirmações concretas da real empregabilidade destes isoladores em concretos ou
argamassas devido ao número de corpos-de-prova ensaiados, caracterização da porcelana,
comportamento deste ao contato com a pasta, idades e metodologias de ensaios, traços ensaiados
e aplicação na construção civil destes concretos e argamassas com rejeitos de isoladores elétricos
de porcelana.
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