influÊncia da preparaÇÃo de amostras de concreto com agregado reciclado e cinza de casca de arroz...

1 3 Encontro Nacional Sobre Reaproveitamento de Resduos na Construo Civil

So Leopoldo, 10 a 12 de julho de 2013 _____________________________________________________________________________

INFLUNCIA DA PREPARAO DE AMOSTRAS DE CONCRETO COM

AGREGADO RECICLADO E CINZA DE CASCA DE ARROZ NA PENETRAO

DE ONS CLORETO

TATIANE I. HENTGES (1); MARLOVA P. KULAKOWSKI (2); MARIANA B. FEDUMENTI (3)

(1) Bolsista de Iniciao Cientfica Probiti (Fapergs) UNISINOS

[email protected]; (2) Professora PPGEC [email protected]; (3) Mestre

em Engenharia Civil UNISINOS [email protected]

RESUMO

Os agregados reciclados de concreto (ARC) podem aumentar a penetrao de cloretos

no concreto e diminuir sua durabilidade, e a cinza de casca de arroz (CCA) pode

diminuir este aspecto negativo. Comumente emprega-se o mtodo ASTM C1202 para

avaliar a penetrao de cloretos em concretos. Existem muitas crticas relativas ao

mesmo, principalmente para avaliar concretos com ARC. Neste mtodo, satura-se as

amostras em gua fervida. O NT Build 492, outro mtodo empregado neste tipo de

avaliao, onde a saturao feita em gua destilada com cal. O trabalho objetiva

avaliar os resultados de penetrao de cloretos em concretos com ARC e CCA pelo

mtodo ASTM C 1202, comparando-se a forma padro de saturao e a saturao em

gua com cal. Empregou-se concretos com 0, 25 e 50% de ARC em substituio ao

agregado natural; 0, 10 e 20% de CCA em substituio ao cimento. No h diferenas

significativas entre os resultados dos dois modos de preparo, com exceo dos

concretos com 50% de ARC. Empregar gua com cal evita a lixiviao em concretos

com e sem ARC e padroniza a saturao.

Palavras-chave: penetrao de cloreto; preparao de amostra; ASTM C 1202;

agregado reciclado de concreto.



INFLUENCE OF PREPARATION OF CONCRETE SPECIMENS WITH RECYCLED

AGGREGATE ON THE PENETRATION OF CHLORITE IONS

ABSTRACT

The recycled concrete aggregate may increase the chlorite penetration into concrete

and decrease its durability, and the rice husk ash may decrease this aspect. Commonly

employ the method ASTM C 1202 to assess penetration of chlorites in concrete. There

are many criticisms about this method, especially to assess concretes with recycled

concrete aggregate. On this method, the specimens are saturated in boiled water. The

NT Build 492, also a method employed on this kind of evaluation, where the saturation

is made in distilled water with lime. This study aims evaluate the results of penetration

of chlorite into concretes with 0, 25 and 50% of recycled concrete aggregate in place of

natural aggregate; 0, 10 and 20% of rice husk ash to replace the cement. There are no

significant differences among the results of two ways of penetrations, except for

concretes with 50% of recycled concrete aggregate. Employ water with lime prevents

lixiviation on concretes with and without recycled concrete aggregate and standardizes

the saturation.

Key-words: penetration of chloride; specimens preparation; ASTM C 1202; recycled

concrete aggregate.

1. INTRODUO

Pesquisas referentes ao efeito da insero do agregado reciclado de concreto (ARC) no

concreto vm tomando espao no meio cientfico, e to importante quanto testar a

influncia nas resistncias fsicas, conhecer o efeito na durabilidade desses novos

concretos(1).

A ASTM C 1202(2), que avalia a penetrao de ons cloreto no concreto, uma norma

bastante utilizada em pesquisas para determinao da durabilidade de concretos. A

Tabela 1 mostra alguns trabalhos feitos no Estado do Rio Grande do Sul ao longo de 20

anos que aplicaram este ensaio na metodologia da pesquisa.



Tabela 1 - Autores que utilizaram ASTM C 1202(2).

ANO AUTOR TRABALHO INSTITUIO MATERIAIS UTILIZADOS

1994 KULAKOWSKI(3) Dissertao de Mestrado UFRGS Argamassas de cimento Portland e areia com

adio de microsslica para reparos de estruturas

2001 HOFFMANN(4) Dissertao de Mestrado UFRGS Concretos variando a relao gua/aglomerante,

teor de adio de slica ativa, temperatura e tempo de cura

2004 MISSAU(5) Dissertao de Mestrado UFSM Concretos compostos com diferentes teores de

CCA

2004 MOREIRA(6) Dissertao de Mestrado UFSM Concreto com altos teores de cinza volante

2005 SCHNEIDER(7) Dissertao de Mestrado UFSM Concretos com escoria de alto forno e ativador

qumico com diferentes perodos de cura

2008 SIQUEIRA (8) Dissertao de Mestrado UFSM Concretos compostos com cimento Portland

branco e escria de alto forno ativados quimicamente

2010 TROIAN(1) Dissertao de Mestrado UNISINOS Concretos produzidos com diferentes teores de

ARC

2010 CRAUSS(9) Dissertao de Mestrado UFSM Concretos com diferentes tipos de cimento

submetidos a tratamento superficial

Outra norma que simula a penetrao acelerada de cloretos no concreto com auxlio

de corrente eltrica, a NT Build 492(10). As duas normas prescrevem mtodos muito

semelhantes de preparo das amostras, diferenciando apenas a soluo onde as fatias

de concreto so saturadas.

Conforme a ASTM C 1202(1), a gua para saturao das amostras deve ter sido fervida e

estar temperatura ambiente. Segundo a NT Build 492(10), para elaborar a soluo de

saturao da amostra deve-se encher o recipiente com soluo saturada de Ca(OH)2,

dissolvendo sem excesso o hidrxido de clcio em gua destilada ou deionizada, de

forma a submergir completamente as amostras.

A norma brasileira NBR 5738/2003(11) descreve no item 8.2.3 que, quando submersa, a

cura dos corpos de prova deve ser executada em soluo saturada de hidrxido de

clcio com temperatura constante de 232C.

A hidratao do cimento traz, em poucas horas, como resultado da interao entre

clcio, sulfato, aluminato e ons hidroxilas, grandes cristais de hidrxido de clcio e

pequenos cristais fibrosos de silicato de clcio hidratado. Estes ocupam o lugar que era

preenchido pela gua existente nos espaos vazios(12).



provvel que no existam ons de clcio livres na gua fervida utilizada no mtodo

padro ASTM C 1202(2). Assim, quando esta entra em contato com o concreto

endurecido, tende a dissolver clcio dos produtos de hidratao, principalmente o

Ca(OH)2. Devido sua solubilidade alta em gua pura, o hidrxido de clcio o

constituinte mais sensvel eletrlise, ocorrendo a lixiviao(13). Por isso, a adio da

cal importante quando os corpos de prova de concreto so imersos na soluo de

saturao.

Alm disso, observar a forma de preparao das amostras ainda mais relevante

quando se trabalha com concretos produzidos com agregado reciclado de concreto.

Parte do ARC composto de argamassa que tambm possui produtos de hidratao

facilmente solubilizados e lixiviados e o emprego de soluo saturada de cal para

preparo das amostras a serem ensaiadas evitar distores nos resultados deste tipo

de concreto.

Fedumenti(14), ao trabalhar com concretos com ARC, estudou dois mtodos de

penetrao de ons cloreto (ASTM C 1202(2) e NT Build 492(10)), preparando os corpos

de prova por saturao em gua com cal de forma a impedir o processo de lixiviao

do concreto durante o perodo de saturao.

O presente trabalho foi desenvolvido para validar a adaptao na forma de preparar os

corpos de prova no mtodo ASTM C 1202(2) proposta por Fedumenti(14).

2. OBJETIVO

O objetivo deste trabalho analisar a influncia da soluo de saturao, com e sem

cal, empregada na preparao de amostras de concretos com agregados reciclados de

concreto e cinza de casca de arroz, nos resultados de penetrao acelerada de ons

cloreto, conforme mtodo ASTM C 1202(2).

3. MATERIAIS

Os materiais utilizados foram os mesmos do trabalho de Fedumenti (2013)(14). As

principais caractersticas dos materiais so apresentadas na sequncia.



3.1. Cimento

O cimento utilizado neste trabalho foi o CPII-F-32, por no possuir adies reativas,

facilitando a compreenso dos resultados, com massa especfica de 3,11 kg/dm.

3.2. Cinza de casca de arroz

A cinza de casca de arroz utilizada nos ensaios apresenta alto teor de slica e dimenso

mdia de partcula de 6,22 m e massa especfica de 2,12 kg/dm. O ndice de

atividade pozolnica foi de aproximadamente 105% pelo mtodo NBR 5752/2012(15),

enquanto que pelo mtodo adaptado da norma com o uso de aditivo foi de

aproximadamente 132%.

3.3. Agregado mido natural

Proveniente do Rio Jacu, no Rio Grande do Sul, o agregado mido natural utilizado

neste trabalho foi areia quartzosa. A caracterizao foi feita no Laboratrio de

Materiais de Construo (LMC) da Unisinos, obtendo-se uma massa especfica de 2,55

g/cm e massa unitria de 1,52 g/cm.

3.4. Agregado grado natural

O agregado grado natural empregado na pesquisa foi brita basltica, proveniente do

distrito da Linha So Jorge, cidade de Garibaldi, Rio Grande do Sul. Tambm executada

no LMC da Unisinos, a caracterizao apresentou massa especfica de 2,67 g/cm e

massa unitria de 1,40 g/cm.

3.5. Agregado reciclado de concreto (ARC)

Este agregado proveniente de resduo da produo de laje pr-fabricada tipo Rott,

submetida cura convencional, com fck 35 MPa, britada em um britador de

mandbulas com abertura de 20 mm. O agregado utilizado passante na peneira de

malha de abertura 19 mm e retido na 4,8 mm. A massa unitria do ARC de 1,13

g/cm e a massa especfica de 2,21 g/cm.



3.6. Aditivo

O aditivo utilizado foi um aditivo superplastificante de alto desempenho da marca MC-

PowerFlow 1180. O mximo de aditivo aplicado foi de 0,28%.

3.7. gua

Para execuo dos corpos de prova, foi utilizada gua proveniente da rede de

abastecimento local.

A gua utilizada para saturao das amostras no ensaio padro ASTM C 1202(2), foi a

mesma, tendo sido fervida at o ponto de ebulio pelo menos dois dias antes de sua

utilizao e armazenada em recipiente fechado em sala com temperatura constante de

212C.

3.8.gua destilada com cal

A gua destilada proveniente de destilador do Laboratrio de Anlise Ambiental da

Unisinos. A esta foi adicionada cal hidratada at que a soluo ficasse saturada.

3.9.Soluo de Cloreto de sdio

Especificada na norma ASTM C 1202(2), a soluo de NaCl de 3,0% em massa (grau de

reagente) em gua destilada.

3.10. Soluo de Hidrxido de Sdio

Soluo de hidrxido de sdio (NaOH) de 0,3-N (grau de reagente) em gua destilada.

4. MTODOS

4.1. Penetrao de cloretos

A norma da ASTM C 1202(2) prescreve a utilizao de amostras com 102 mm x 51 mm.

Assim, so moldados corpos de prova cilndricos de 100 mm x 200 mm e cortadas trs

fatias perpendiculares ao eixo, excluindo-se aproximadamente 25 mm das

extremidades.



Aps o corte, as laterais das fatias devem ser impermeabilizadas e, a partir disso, as

amostras devem ser colocadas em um dessecador para aplicao de vcuo com

presso de 50 mm Hg (6665 Pa). Passadas trs horas de vcuo, coloca-se gua fervida

(e j esfriada temperatura ambiente) at a completa submerso das amostras

(durante este processo o vcuo continua sendo aplicado). Aps a submerso, a bomba

de vcuo permanece ligada por mais uma hora. A partir do momento em que

desligado o vcuo, o aparato deve permanecer sem entrada de ar por 182 horas.

Finalizada a preparao, faz-se a montagem das amostras com as clulas, as telas e os

aros. Neste trabalho, as fatias foram ligadas s clulas com selante base de

poliuretano. Assim que o selante usado na montagem estiver seco, inicia-se o ensaio. A

Figura 1 ilustra o procedimento realizado nas amostras at o momento.

Figura 1. Procedimento adotado no ensaio ASTM C 1202(2): (a) Corpo de prova 100mm x 200mm; (b) Corte das clulas; (c) Impermeabilizao das faces laterais; (d) Saturao

das amostras; (e) Montagem das clulas para o ensaio.

Fonte: Schneider(7)

O ensaio consiste em conectar as clulas em paralelo com uma fonte que deve

fornecer a tenso de 600,1 Volts pelo perodo do ensaio (Figura 2). Na montagem,

deve-se ter cuidado para que a face superior da fatia fique em contato com a soluo

de cloreto de sdio (onde ser conectado o polo negativo da fonte de alimentao), e

a face inferior esteja em contato com a soluo de hidrxido de sdio (conectada ao

polo positivo). Devem ser anotadas as correntes passantes (em Coulombs) de cada

amostra no momento em que inicia o ensaio e a cada 30 minutos, durante 6 horas. Ao

final do ensaio so registradas 13 correntes passantes em cada amostra, sendo a

ltima aos 360 minutos. Com essas informaes, a norma permite quantificar, com



auxlio da Equao (A), a penetrao de ons cloreto na amostra, resultado que dado

em coulombs.

Figura 2. Esquema de ligao fonte-clulas-ampermetro-voltmetro

(A)

Onde Q = carga passante (coulombs); I0 = corrente (amperes) imediatamente aps a

tenso ser aplicada; e It = corrente (amperes) em t minutos aps a tenso ser aplicada.

Tendo calculado o valor final, a ASTM C 1202(2) classifica a resistncia dos concretos

quanto penetrao dos ons cloreto, conforme Tabela 2.

Tabela 2 Penetrabilidade de ons cloreto com base na carga passante Carga Passante (coulombs) Penetrabilidade de ons cloreto

>4000 Alta

2000 4000 Moderada

1000 2000 Baixa

100 1000 Muito baixa

< 100 Desprezvel

Fonte: ASTM C 1202(2)



4.2. Saturao dos corpos de prova

Como j descrito, o foco deste trabalho consiste na avaliao do mtodo de preparo

das amostras para o ensaio. Foram realizadas duas formas distintas de preparo destas

amostras: a primeira delas, descrita conforme o mtodo padro da norma e a segunda,

com a submerso das amostras em gua destilada com cal (Figura 3). Para ambos os

mtodos, foi aplicado vcuo e submergido as amostras de acordo com cada preparo.

Figura 3. Saturao das amostras: (a) gua fervida; (b) soluo de cal em gua destilada.

(a) (b)

4.3. Produo dos corpos de prova

Foram produzidos e ensaiados concretos elaborados com nove traos distintos, com 0,

10 e 20% de substituio do cimento por cinza de casca de arroz (CCA) e 0, 25 e 50% de

substituio do agregado grado natural por agregado reciclado de concreto (ARC). O

trao unitrio em massa empregado foi 1:2,36:2,74 e a relao gua/aglomerante foi

0,53. Para cada um dos mtodos de saturao foram empregadas trs amostras,

totalizando 54 ensaios.

4.4. Tratamento e anlise de dados

Com os resultados obtidos do ensaio de penetrao de ons cloreto, utilizou-se a

Equao A e fez-se a mdia da penetrabilidade de cada trao. Foi empregada a anlise

de varincia (ANOVA) como anlise estatstica para o tratamento dos dados, para

investigar se h ou no diferena significativa entre os efeitos da variveis envolvidas

no estudo sobre a penetrao de ons cloreto, bem como os efeitos devido s possveis



interaes entre essas variveis a partir dos resultados obtidos. As anlises foram

feitas na verso de demonstrao do software Statistica 10.

As variveis de anlise foram: teor de cinza de casca de arroz, teor de agregado

reciclado de concreto, e mtodo de preparao das amostras (submergidas em gua

destilada com ou sem cal).

5. RESULTADOS

A carga total passante nas amostras apresentada na Figura 4, com destaque para as

classificaes de penetrabilidade descritas pela norma: A (alta), M (moderada), B

(baixa), MB (muito baixa) e D (desprezvel). Percebe-se que as nicas amostras que

apresentam alta penetrabilidade so as que no contm cinza de casca de arroz. A

substituio do cimento por 10% de CCA muda a classificao dos concretos estudados

para moderada e as amostras de concreto com 20% da pozolana apresentam

resultados na classe de penetrao de ons cloreto muito baixa*.

*Desprezados os 4,3 coulombs ultrapassados pelo trao E com cal.

Figura 4 Grfico da penetrabilidade de cloretos das amostras e classificao: (A) alta; (M) moderada; (B) baixa; (MB) muito baixa; e (D) desprezvel

A anlise da influncia da adio de cal no preparo das amostras por ANOVA (Tabela 3)

indicou no haver diferena significativa entre os resultados de carga total passante.

Com exceo de dois traos, todos os outros mostraram uma diminuio da carga



passante total quando a soluo de preparo empregou cal. Esta diminuio, porm,

no alterou a classificao dos traos quanto penetrao de ons cloreto.

Tabela 3 - Anlise da influncia das variveis no preparo das amostras por

ANOVA

Fonte SQ GDL MQ Teste F Significncia - p Efeito

ARC 1675288 2 837644 2.272 0,117650 NS

CCA 248149956 2 124074978 336.604 0,000000 S

CAL 467448 1 467448 1.268 0,267566 NS

ARC*CCA 3538616 4 884654 2.400 0,067979 NS

ARC*CAL 2173002 2 1086501 2.948 0,065237 NS

CCA*CAL 393403 2 196701 0.534 0,591038 NS

ARC*CCA*CAL 4160994 4 1040249 2.822 0,039073 S

Erro 13269887 36 368608

SQ = soma dos quadrados; GDL=graus de liberdade; MQ = mdia quadrada; Teste F = MQG/MQR (mdia

quadrada do grupo/mdia quadrada do erro); valor-p = probabilidade, distribuio t de Student;

significncia: S= significativo, NS = no significativo

Os dois traos que apresentam maior carga passante para as amostras preparadas com

cal foram os compostos com 50% de substituio de agregado grado natural por

agregado reciclado de concreto.

O efeito isolado do teor de agregado reciclado sobre os resultados da carga total

passante no concreto apresentado no grfico de mdias da Figura 5. Substituindo-se

25% de ARC a carga passante aumenta em cerca de 15% quando comparada com o os

resultados dos concretos sem agregado reciclado. Porm, quando a substituio

maior, de 50%, o aumento da carga total cai para 11%. Deve-se lembrar que esse

grfico leva em considerao os resultados de todos os traos estudados, ou seja, a

CCA pode estar interferindo no comportamento.

A Figura 6 mostra as mdias do efeito isolado da influncia do fator cinza de casca de

arroz sobre o total de carga passante. Este fator foi um dos que mais contribuiu para

o comportamento do concreto, tendo em vista que a simples substituio de 10% de

cimento por CCA diminui 62% a carga total passante em relao aos concretos sem

CCA. Quando se compara a mdia de valores entre os concretos sem CCA e com 20%



de substituio de cimento por CCA, a diminuio da carga total passantes se eleva

para 85%.

Figura 5 Efeito isolado da varivel ARC no comportamento da carga total passante nas

amostras.

Figura 6 - Efeito isolado da varivel CCA no comportamento da penetrao total de

cloretos.

A influncia da cal na carga total passante nas amostras apresentada no grfico da

Figura 7, onde a adio desta diminui em pouco mais de 6% a penetrabilidade de

cloretos. A carga total passante das amostras preparada com cal, de modo geral, no

ultrapassa os limites estipulados pela ASTM C1202 para variabilidade dos resultados

(12,3%) e pode evitar um processo de lixiviao.

Figura 7 Efeito isolado da varivel mtodo de preparao no comportamento da carga total passante.

A interao de segunda ordem entre a CCA, o ARC e a CAL pode ser visualizada na

Figura 8. H, em geral, uma diminuio na carga total quando se adiciona cal na gua

de preparao das amostras, porm essa diferena no significativa, pois o



percentual de diminuio de 12,3%. A Tabela 3 mostra o efeito percentual que a

adio de cal causa nos resultados do ensaio ASTM C 1202(1) para cada trao.

Figura 8 - Interao da varivel CCA, ARC e A/AGL em relao penetrao de cloretos.

Tabela 3 Influncia do emprego de cal na preparao das amostras - diferena entre os mtodos de preparao para cada trao estudado

Teor ARC(%) Teor CCA (%)

Influncia do emprego de cal na carga total

passante Diferena (%)

0 0 Diminuio 5,00

0 10 Diminuio 7,04

0 20 Diminuio 4,52

25 0 Diminuio 25,53

25 10 Diminuio 6,33

25 20 Diminuio 3,37

50 0 Aumento 17,59

50 10 Diminuio 11,50

50 20 Aumento 17,22

Com estes dados, percebe-se que para a maioria dos resultados a variao entre os

dois mtodos baixa, com algumas excees. Estas excees podem estar vinculadas

obteno da fatia pois, em outro estudo(15), foi comprovado que existe diferena de

carga total passante entre as fatias retiradas em diferentes alturas de um mesmo

corpo de prova cilndrico. As fatias do topo do corpo de prova apresentam maior

penetrao do que aquelas retiradas da base do corpo de prova. No caso deste estudo,



empregaram-se fatias retiradas de diferentes alturas dos corpos de prova, em funo

do programa experimental no qual estava inserido.

6.CONCLUSO

Conforme os resultados obtidos, a modificao do mtodo de preparo da ASTM C

1202(2) no apresentou diferenas significativas entre os resultados quando

comparados ao mtodo de preparo da NT Build 492(10), com cal. Porm, h uma

alterao nos resultados com a utilizao de 50% de ARC, sendo necessrio um maior

cuidado quando se utiliza grandes quantidades de substituio de agregado reciclado

de concreto por agregado natural.

De maneira geral, aconselhvel o uso de saturao das amostras em gua com cal,

visto que desta forma previne-se a lixiviao do hidrxido de clcio dos concretos em

estudo, evita-se a necessidade de ferver a gua e os riscos agregados, assim como

diminui o tempo de preparo da soluo para saturar as amostras. Obtm-se ainda uma

padronizao da preparao de dois mtodos de ensaios que buscam os mesmos

resultados: avaliar a penetrabilidade de cloretos em concretos.

7. REFERNCIA

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