otimizao dos materiais para a composio do concreto de alto desempenho

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IBRACON - Volume II - Construes em Concreto - Trabalho CBC0164 - pg. II.1381 - II.1395

Otimizao dos Materiais para a Composio do Concreto de Alto DesempenhoEng. Israel Rodrigo de Freitas Martins (1); Profa. Dra. Mnica Pinto Barbosa (2); Carlos Rogrio Lazari (3); Eng. Flvio Moreira Salles (4)(1) Mestrando, Departamento de Engenharia Civil da FEIS UNESP, Ilha Solteira SP. rf@dec.feis.unesp.br (2) Livre Docente, Departamento de Engenharia Civil da FEIS UNESP, Ilha Solteira SP. mbarbosa@dec.feis.unesp.br (3) Discente da Faculdade de Engenharia Civil de Ilha Solteira FEIS UNESP; Bolsista IC - FAPESP, Ilha Solteira SP. crlazari@aluno.feis.unesp.br (4) Companhia Energtica de So Paulo; Laboratrio CESP de Engenharia Civil, Ilha Solteira SP. flavio.salles@cesp.com.br Universidade Estadual Paulista Faculdade de Engenharia de Ilha Solteira Departamento de Engenharia Civil Programa de Ps-Graduao em Engenharia Civil Alameda Bahia, 550 CEP: 15385-000; Ilha Solteira SP Brasil. Tel: 3743-1137 / Fax: 3743-1160

Palavras Chaves: Concreto de Alto Desempenho; Dosagem; Volume Absoluto, Esqueleto Granular; Resistncia Compresso.

ResumoO Concreto de Alto Desempenho (CAD) prima por estabelecer uma excelente seleo dos seus materiais constituintes os quais devem ser dosados numa proporo tima para que sua performance seja a melhor possvel. Os mtodos de dosagem consagrados e especficos para CAD so divididos em dois grupos: os baseados no critrio do volume absoluto e aqueles baseados na otimizao do esqueleto granular. Este trabalho apresenta os resultados de um programa experimental desenvolvido para a definio da composio tima de agregados e do trao de CAD, usando como referncia o desempenho da resistncia compresso do concreto. O mtodo de dosagem escolhido foi o AITCIN, o qual alm de bastante criterioso de fcil execuo. Os materiais empregados nas composies foram: cimento Portland CP V ARI, superplastificante de ltima gerao, slica ativa, agregado grado britado de origem basltica com dimetros mximos 19 e 9,5mm e como agregado mido areia natural. A otimizao do esqueleto granular foi feita com os agregados disponveis, nas dimenses mencionadas, resultando em composies de maior compacidade. A anlise dos resultados obtidos permitiu escolher o trao de desempenho mais elevado, os materiais compatveis de melhor performance e a comprovao da adequao da metodologia empregada.

46 Congresso Brasileiro do Concreto - ISBN: 85-98576-02-6

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1 IntroduoNas ltimas dcadas, com a evoluo do clculo estrutural e projetos arquitetnicos mais arrojados, houve a necessidade de melhoria das propriedades do concreto a ser utilizado. Atravs de pesquisa aplicada e desenvolvimento de novos materiais possibilitou-se a evoluo tecnolgica do material concreto, resultando assim no Concreto de Alto Desempenho (CAD). O CAD um material com resistncia compresso superior a dos concretos convencionais, proporcionando uma reduo, nas sees transversais dos elementos estruturais, permitindo assim elaborao de projetos com reas teis mais amplas, especialmente nos trreos e subsolos de edifcios. As vantagens do Concreto de Alto Desempenho em relao aos concretos convencionais no param por ai. O CAD apresenta: menor porosidade, maior durabilidade, resistncia trao e mdulo de elasticidade mais elevados, melhor resistncia ao fogo, melhor resistncia a ataques qumicos, entre outros. Segundo MEHTA e MONTEIRO (1994), as altas resistncias so possveis pela reduo da porosidade, da heterogeneidade e da micro-fissurao na pasta e na zona de transio, o que leva o Concreto de Alto Desempenho a apresentar comportamento diferente do concreto convencional sob vrios aspectos. A alta reatividade da slica ativa com o hidrxido de clcio produzido na hidratao do cimento Portland, juntamente com as baixas relaes gua/aglomerante, propiciadas pelos aditivos superplastificantes, contribuem diretamente para se produzir um concreto com elevada resistncia compresso. Segundo PEREIRA NETO (1994), com o aumento na resistncia da pasta do CAD, se faz necessrio uma ateno especial ao agregado grado, pois a ruptura na maioria das vezes do tipo trans-granular. No CAD a seleo dos materiais constituintes tem grande importncia, pois a ruptura acontecer na fase mais fraca do concreto, que dever ser resistente o bastante para suportar os esforos a que ser submetido, garantindo assim uma tima performance do conjunto. A indstria da construo civil tem investido pesado no desenvolvimento de novas tecnologias. Atualmente o mercado dispe de uma infinidade de produtos - cimentos, aditivos qumicos, aditivos minerais, entre outros -, que exigem estudos para otimizar as composies e melhor explorar as caractersticas e propriedades do CAD. Os mtodos de dosagem consagrados so divididos em dois grupos: os baseados no critrio do volume absoluto e aqueles baseados na otimizao do esqueleto granular. Nos mtodos que constituem o primeiro grupo, as quantidades dos componentes so calculadas de acordo com os procedimentos das metodologias adotadas, e ao fim, o volume de um metro cbico de concreto fechado pelo agregado mido. Os mtodos pertencentes ao segundo grupo, como o prprio nome diz, baseiam-se na melhoria da composio do agregado grado utilizado, quanto a sua granulometria, podendo ser uma composio garimpada dentre diversas britas com materiais retidos em diferentes peneiras, o que muitas vezes invivel para produo em grande escala ou, uma otimizao mais simples, provinda por exemplo, da juno de duas britas de granulometria comercial. Este trabalho apresenta os resultados de um programa experimental desenvolvido para definir a composio tima de agregados e do trao de CAD, selecionando, dentre vrias opes de materiais disponveis na regio noroeste do Estado de So Paulo, aqueles que melhor se comportam, usando como referncia o desempenho da resistncia compresso do concreto.46 Congresso Brasileiro do Concreto - ISBN: 85-98576-02-6 II.1382

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2 Programa ExperimentalO programa experimental foi dividido em quatro etapas: 1 Desenvolvimento de um Trao Padro de Concreto de Alto Desempenho e elaborao de diversas composies, atravs das combinaes dos materiais disponveis. 2 Otimizao do esqueleto granular do Trao Padro de CAD resultando no Trao Modificado, juntamente com a elaborao das novas composies possveis. 3 Determinao experimental da resistncia compresso das oito composies de CAD, determinadas nas duas etapas anteriores, em corpos-de-prova submetidos cura mida e rompidos nas idades de 3, 7, 28 e 90 dias. 4 Comparao e anlise dos resultados em relao s variaes de cimento, superplastificante e esqueleto granular, dentre todas as composies em questo.

2.1 Materiais utilizadosNa elaborao dos Concretos de Alto Desempenho d-se preferncia aos cimentos Portland de Alta Resistncia Inicial (ARI). Nesta pesquisa optou-se por dois tipos de cimento ARI: o cimento CPV ARI PLUS e o cimento CPV ARI RS. Foram utilizados dois superplastificantes do tipo policarboxilato, aqui denominados respectivamente de aditivo superplastificante 1 e 2. Os agregados grados escolhidos foram duas britas de origem basltica, as quais existem em abundancia na regio Noroeste do Estado de So Paulo, e cujos Dimetros Mximos Caractersticos (DMC) so de 19mm e 9,5mm respectivamente. Todos os traos foram executados com a mesma areia natural e com a mesma proporo de slica ativa (10% do peso do cimento, em substituio).

2.2 Mtodo de dosagemO mtodo utilizado foi o proposto pelo pesquisador canadense Aitcin (2000), cientificamente denominado de Mtodo Aitcin, especfico para Concreto de Alto Desempenho. Este mtodo baseado no critrio do volume absoluto. A metodologia foi seguida criteriosamente e, aps pequenos ajustes no teor de argamassa e na porcentagem de agregado grado, definiu-se o trao apresentado na Tabela 1, que denominaremos de TRAO PADRO, e que deu origem ao primeiro grupo de quatro composies elaboradas segundo as combinaes dos materiais disponveis.Tabela 1: Composio do TRAO PADRO

Materiais GUA FATOR GUA/AGLOMERANTE (A/A) CIMENTO SLICA AGREGADO GRADO (19mm) AGREGADO MIDO ADITIVO SUPERPLASTIFICANTE TEOR de ARGAMASSA AGREGADO GRADO em relao ao MIDO46 Congresso Brasileiro do Concreto - ISBN: 85-98576-02-6

Quantidade 160,1 kg/m 0,27 466,7 kg/m 51,8 kg/m 1088,6 kg/m 763,1 kg/m 4,3 l/m 0,55 57%II.1383

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A otimizao do esqueleto granular ocorre a partir da insero de uma certa porcentagem de brita de menor dimetro mximo caracterstico numa outra brita de graduao superior, aumentando assim a compacidade da mistura. Uma das propostas deste trabalho foi de implementar uma melhoria no esqueleto granular de um trao definido a partir de uma metodologia que no levasse em considerao esta questo. Assim exposto, substituiu-se nas quatro composies do TRAO PADRO os 100% de brita de DMC 19mm por 70% desta e 30% de brita com DMC 9,5mm, valores estes determinados atravs de ensaio de compacidade; resultando no TRAO MODIFICADO, apresentado na Tabela 2. Este por sua vez gerou um segundo grupo de mais quatro composies, com a determinao de novos teores de argamassa e de agregado grado.Tabela 2: Composio do TRAO MODIFICADO

Materiais GUA FATOR GUA/AGLOMERANTE (A/A) CIMENTO SLICA AGREGADO GRADO (9,5mm) AGREGADO GRADO (19mm) AGREGADO MIDO ADITIVO SUPERPLASTIFICANTE TEOR de ARGAMASSA AGREGADO GRADO em relao ao MIDO

Quantidade 160,8 kg/m 0,27 466,7 kg/m 51,8 kg/m 348,1 kg/m 813,5 kg/m 692,7 kg/m 5,7 l/m 0,51 61%

As Figuras 1 e 2 ilustram parte do ensaio de compacidade, o qual foi realizado atravs de metodologia apresentada por HELENE e TERZIAN (1993) e seus valores so apresentados na Tabela 3.

Figura 1: Ensaio de

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