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UNIVERSIDADE ESTADUAL DE FEIRA DE SANTANA
DEPARTAMENTO DE TECNOLOGIA
Neives de Santana
CONSIDERAÇÕES SOBRE CONCRETO
AUTO-ADENSÁVEL AERADO
Feira de Santana
2010
i
Neives de Santana
CONSIDERAÇÕES SOBRE CONCRETO AUTO-ADENSÁVEL AERADO
Trabalho de Conclusão de Curso
apresentado ao Curso de Engenharia
Civil da Universidade Estadual de Feira
de Santana como parte dos requisitos
para obtenção do título de Bacharel em
Engenharia Civil.
Orientador: Prof. Antônio Freitas da Silva Filho
Feira de Santana
2010
ii
BANCA EXAMINADORA
Neives de Santana
CONSIDERAÇÕES SOBRE CONCRETO AUTO-ADENSÁVEL AERADO
Trabalho de Conclusão de Curso apresentado ao Curso de Engenharia Civil da
Universidade Estadual de Feira de Santana como parte dos requisitos para obtenção
do título de Bacharel em Engenharia Civil.
Aprovado em _20_ de _01_ de _2010_.
BANCA EXAMINADORA
_____________________________________________
Prof. Antônio Freitas da Silva Filho, Mestre em Engenharia Civil.
_____________________________________________
Prof. Eduardo Antônio Lima Costa, Mestre em Engenharia Civil
_____________________________________________
Prof. Élvio Antonino Guimarães, Mestre em Estruturas
iii
"Obstáculos são aquelas coisas difíceis que você vê quando tira os olhos do seu objetivo"
(Henry Ford)
iv
À minha mãe e a minha vó que sempre me deram apoio e me incentivaram nesta jornada.
v
AGRADECIMENTOS A Deus, que sempre esteve ao meu lado nos momentos mais difíceis. A minha vó Bebé e a minha mãe que sempre me ajudaram de todas as formas pensáveis da minha vida. Aos meus irmãos, Uillian, Henrique e Rodolfo, pela amizade e encorajamento tão necessário para essa vitória. Aos amigos de República (Diogo, Felipe, Geovan, Leonardo, Marcos Greyson e Rodrigo) que partilharam alegrias e tristezas dessa conquista. Aos meus amigos e colegas da Turma 2004.1 em especial, João Paulo (Papel) e a Ariana. Ao Prof. Freitas pela paciência, compreensão e pelo incentivo oferecido na conclusão do trabalho. A Profª. Mônica Leite pela orientação do início do trabalho. A todos aqueles que de alguma forma me ajudaram nessa tão gloriosa vitória.
vi
RESUMO
O Concreto Auto-adensável Aerado (CAAA) é uma variação dos concretos
especiais, portanto, material de pouco uso na indústria da construção civil. Porém,
vem ganhando espaço no mercado pelas suas qualidades, as quais fazem seu
diferencial. Este trabalho se propôs a avaliar o desempenho do concreto auto-
adensável aerado para execução de elementos estruturais e de vedação. Tem como
objetivo específico verificar a influência do uso do incorporadores de ar (IAR) para
obtenção do CAAA. Para isso foram realizados ensaios de consistência, nos estado
fresco, e no estado endurecido, de porosidade e resistência à compressão axial.
Foram analisados concretos a partir de 3 Traços distintos, um de referência, sem
aditivo, e outros dois adicionando-se IAR, nas proporções de 1,0% e 1,5% em
relação à quantidade de materiais cimentícios. A consistência foi avaliada pelo
slump flow test. Para cada mistura foram moldados 7 corpos-de-prova (Cp’s), sendo
4 Cp’s utilizados no ensaio de compressão axial aos 28 dias, e 3 Cp’s para o ensaio
de absorção por imersão em água. Os resultados apontaram melhoria da
trabalhabilidade do concreto nas misturas com a inserção do IAR, ocorrendo
redução significativa de resistência à compressão nas misturas com incorporador de
ar.
Palavras-chaves : concreto auto-adensável, concreto aerado, concreto auto-
adensável aerado.
vii
ABSTRACT
The Aerated Concrete Self-compacting (ACSC) is a variation of special concrete,
therefore, material of little use in the construction industry. But that is gaining market
share for its qualities, which make its differential. This study aimed to evaluate the
performance of concrete self-adensável aired to the implementation of structural and
sealing. Its objective is toverify the specific influence of the incorporators of air (IAR)
to obtain the ACSC. For that tests must be made for consistency in fresh and
hardened state of the porosity and compressive strength. Concrete were analyzed
from 3 different traits, one containing no additive, and two others by adding IAR, the
proportions of 1.0% and 1.5% on the amount of cementitious material. The
consistency was evaluated by the slump flow test. For each mixture were molded
bodies 7 body-of-evidence (Be's), 4 Be's for the testing of axial compression at 28
days, and 3 Be's for testing absorption by immersion in water. The results showed
improvement in the workability of concrete mixtures with the insertion of IAR. There
was a significant reduction of compressive strength in mixtures with air-entraining
agent.
Keywords: self-compacting concrete, aerated concrete, Aerated concrete self-
compacting.
viii
LISTA DE QUADROS
Quadro 1 - Determinação da massa unitária compactada de
dois materiais A e B................................................................................................... 33
Quadro 2 - Determinação da massa específica dos dois materiais
hipotéticos A e B........................................................................................................ 34
Quadro 3 - Determinação dos índices de vazios dos materiais A e B...................... 35
Quadro 4 - Propriedades da sílica ativa.................................................................... 47
Quadro 5 - Propriedades do superplastificante ADIMENT PREMIUM...................... 47
Quadro 6 - Principais propriedades CEMIX AIR....................................................... 49
ix
LISTA DE FIGURAS
Figura 1 - Influência da forma de areia sobre a tensão cisalhante
da mistura de CAA, quando em movimento, onde τ é a tensão
cisalhante e σ é a tensão normal. Fonte: Okamura e Ouchi (2003)
apud Tutikian (2008).................................................................................................... 8
Figura 2 - Micrografia de partículas de cimento em uma solução
água-cimento (a) – sem aditivo superplastificante (b) –
com aditivo superplastificante (Fonte: MEHTA & MONTEIRO,1994)....................... 14
Figura 3 - Comparativo de curvas de fluxos entre o CAA e CC
(Fonte: ALENCAR, 2008).......................................................................................... 16
Figura 4 - Dimensões do Slump flow teste (CAVALCANTI, 2006)............................ 20
Figura 5 - Ilustração do método proposto por Okamura, 1995 (Fonte: ALENCAR,
2008)......................................................................................................................... 29
Figura 6 - Fluxograma esquemático do método de Gomes (Fonte:
GOMES, 2002).......................................................................................................... 30
Figura 7 - Estrutura do método de dosagem proposto por Tutikian
(2007)........................................................................................................................ 31
Figura 8 - Exemplo do diagrama de dosagem com α variando (Fonte:
Tutikian, 2007)........................................................................................................... 41
Figura 9 - Exemplo de diagrama de desempenho (Fonte: Tutikian,
2007)......................................................................................................................... 42
Figura 10 - Curvas granulométricas dos agregados miúdos..................................... 46
Figura 11 - Curva granulométrica do agregado graúdo............................................ 46
Figura 12 - Ensaio de compatibilidade e ponto de saturação (Cone de Marsh)....... 48
Figura 13 - Teor de sólidos x tempo de escoamento da pasta................................. 49
Figura 14 - Resultado do slump-flow do traço de referência..................................... 57
Figura 15 - Ensaio slump-flow para o traço de 1,0% de IAR..................................... 58
Figura 16 - Ensaio slump-flow para o traço de 1,5% de IAR..................................... 58
x
Figura 17 - Prensa hidráulica utilizada no ensaio (a); corpos-de-prova
para rompimento (REF, 1,0% e 1,5% da esquerda para direita) (b);
rompimento dos Cp’s (c); e observação do tipo de ruptura dos Cp’s (d).................. 60
Figura 18 - Estufa utilizada no ensaio (a); balança hidrostática (b);
detalhe do ensaio com a balança hidrostática (c); e pesagem
da amostra saturada superfície seca (d)................................................................... 61
Figura 19 - Curva misturas x Dm............................................................................... 63
Figura 20 - Curva mistura x fcmédio......................................................................... 65
Figura 21 - Curva mistura x absorção de água e mistura x índices de vazios.......... 67
Figura 22 - Curva índices de vazios x resistência à compressão............................. 68
xi
LISTAS DE TABELAS
Tabela 1 - Ensaios para avaliação da trabalhabilidade com suas aptidões.............. 18
Tabela 2 - Limites de resultados para o slump flow test........................................... 21
Tabela 3 - Caracterização dos agregados utilizados no CAAA................................ 45
Tabela 4 - Composição granulométrica dos agregados utilizados no CAAA............ 45
Tabela 5 - Determinação da massa unitária compactada da mistura 1.................... 51
Tabela 6 - Determinação da massa específica da mistura 1.................................... 52
Tabela 7 - Determinação do menor índices de vazios da mistura 1......................... 52
Tabela 8 - Determinação da massa unitária compactada da mistura 2.................... 53
Tabela 9 - Determinação da massa específica da mistura 2.................................... 54
Tabela 10 - Determinação do menor índices de vazios da mistura 2....................... 54
Tabela 11 - Traço a partir da variação do teor de argamassa seca.......................... 55
Tabela 12 - Consumo de materiais por metro cúbico de concreto............................ 56
Tabela 13 - Resultados do ensaio de Slump flow test.............................................. 62
Tabela 14 - Resultados do ensaio de resistência à compressão axial..................... 64
Tabela 15 - Resultados do ensaio de absorção por imersão.................................... 66
xii
LISTA DE ABREVIAÇÕES
ABCP Associação Brasileira de Cimento Portland
ACI American Concrete Institute
AMV Aditivo Modificador de viscosidade
ASTM American Society for Testing and Materials
CA Concreto Aerado
CAA Concreto Auto-adensável
CAAA Concreto Auto-adensável Aerado
CC Concreto Convencional
CP Cimento Portaland
EB Especificações Brasileiras
EFNARC European Federation for Specialist Constrution Chemicals and
Concrete Systems
EN European Norm
IAR Aditivos Incorporadores de Ar
NBR Norma Brasileira Registrada
NM Norma MERCOSUL
SP Aditivos Superplastificantes
xiii
SUMÁRIO
1 INTRODUÇÃO......................................................................................................... 1
1.1 Objetivos...................................... ........................................................................ 3
1.2 Organização do trabalho........................ ............................................................ 4
2 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA............................ ................................................... 5
2.1 CONCRETO AUTO – ADENSÁVEL..................................................................... 5
2.1.1 Histórico.............................................................................................................. 5
2.1.2 Composição do CAA.......................................................................................... 6
2.1.2.1 Cimento........................................................................................................... 6
2.1.2.2 Agregados....................................................................................................... 7
2.1.2.3 Adições minerais........................................................................................... 10
2.1.2.4 Aditivos.......................................................................................................... 13
2.1.3 Propriedades no estado fresco do CAA........................................................... 15
2.1.3.1 Reologia do CAA........................................................................................... 15
2.1.3.2 Trabalhabilidade............................................................................................ 17
2.1.3.2.1 Ensaios para controle da trabalhabilidade................................................. 18
2.1.4 Propriedades no estado endurecido................................................................ 22
2.1.5 Vantagens da utilização do CAA...................................................................... 22
2.2 CONCRETOS AERADOS................................................................................... 24
2.2.1 Definição........................................................................................................... 25
2.2.2 Aditivos incorporadores de ar........................................................................... 26
2.2.3 Incorporação de ar........................................................................................... 27
2.2.3.1 Influência na resistência................................................................................ 27
2.3 MÉTODOS DE DOSAGEM DO CAA.................................................................. 28
2.3.1 DOSAGEM PROPOSTO POR OKAMURA (1995).......................................... 28
xiv
2.3.2 MÉTODO DE DOSAGEM PROPOSTO POR GOMES (2002)........................ 29
2.3.4 MÉTODO DE DOSAGEM PROPOSTO POR TUTIKIAN E DAL MOLIN(2007)31
2.3.4.1 Definição dos materiais................................................................................. 32
2.3.4.2 Determinação do esqueleto granular............................................................ 32
2.3.4.3.Determinação da relação água/cimento ou teor de
superplastificante....................................................................................................... 35
2.3.4.4 Mistura dos traços ricos, intermediários e pobres......................................... 36
2.3.4.5 Ensaios das propriedades mecânicas e de durabilidade nas idades
determinadas............................................................................................................. 37
2.3.4.6 Desenhos dos diagramas de dosagem e de desempenho........................... 37
3 PROGRAMA EXPERIMENTAL............................ ................................................. 43
3.1 MATERIAIS UTILIZADOS NA COMPOSIÇÃO DO CAAA.................................. 43
3.1.1 Cimento............................................................................................................ 43
3.1.2 Agregado miúdo............................................................................................... 44
3.1.3 Agregado graúdo.............................................................................................. 44
3.1.4 Sílica ativa........................................................................................................ 46
3.1.5 Superplastificante............................................................................................. 47
3.1.5.1 Ensaio de compatibilidade/ponto de saturação............................................. 47
3.1.6 Incorporador de ar............................................................................................ 49
3.1.7 Água................................................................................................................. 49
3.2 PRODUÇÃO DOS CONCRETOS E METODOLOGIAS DOS ENSAIOS............ 50
3.2.1 Dosagem do concreto auto-adensável aerado (CAAA)................................... 50
3.2.1.1 Esqueleto granular........................................................................................ 50
3.2.1.2 Dosagem do CAAA....................................................................................... 55
3.2.2 Metodologias dos ensaios................................................................................ 56
3.2.2.1 Slump flow test.............................................................................................. 56
3.2.2.2 Resistência à compressão............................................................................ 59
3.2.2.3 Absorção por imersão em água.................................................................... 60
4 APRESENTAÇÃO E DISCUSSÕES DOS RESULTADOS......... .......................... 62
4.1 ENSAIO DE FLUIDEZ PELO SLUMP FLOW TEST........................................... 62
4.2 ENSAIO DE RESISTÊNCIA À COMPRESSÃO AXIAL....................................... 63
4.3 ENSAIO DE ABSORÇÃO POR IMERSÃO DE ÁGUA........................................ 66
5 CONCLUSÃO........................................ ................................................................ 69
REFERÊNCIAS......................................................................................................... 70
1
1 INTRODUÇÃO
A técnica de compactação do concreto em elementos estruturais é
considerada uma etapa fundamental na construção civil. Tal prática garante ao
concreto uma estrutura mais homogênea, com menos vazios, proporcionando uma
melhor resistência e durabilidade. Técnicas de compactação do concreto têm sido
desenvolvidas nos últimos anos, mas o processo ainda é bastante complicado
quando as estruturas são de difícil acesso, com formas complexas e alta densidade
de armadura. Portanto, técnicas de compactação eficientes e mão-de-obra
qualificada são pré-requisitos necessários para uma boa compactação do concreto
em elementos estruturais e de vedação, a fim de garantir suas propriedades
desejadas no estado endurecido (MELO apud NUNES, 2001).
Segundo Okamura (1999) apud Barros (2008), o desenvolvimento de
concretos auto-adensáveis (CAA), foi necessário para garantir estruturas mais
duráveis, uma vez que o mercado apresentava carência de mão-de-obra qualificada
e de equipamentos adequados para garantir as exigências das estruturas com
elevada taxa de armadura, mediante os freqüentes abalos sísmicos que assolam
todo o país.
O concreto auto-adensável se enquadra na classificação dos concretos
especiais. Possui este adjetivo pelo seu uso limitado e por ter processo de produção
rebuscado, pois na sua confecção são inseridos aditivos e adições para melhorar
propriedades interessantes à sua aplicação, como: diminuição da viscosidade e
aumento da plasticidade. Os aditivos usados para melhorar a plasticidade são os
superplastificantes (SP) que também auxiliam na questão do teor de água,
diminuindo-o. As adições são pós que auxiliam na plasticidade, nas propriedades
mecânicas e na durabilidade. Os estudos sobre o CAA tiveram início em 1968, na
Universidade de Tókio, com seu primeiro protótipo em 1988 (OKAMURA & OUCHI
apud TUTIKIAN, 2004).
O termo aerado diz respeito, a um percentual de ar incorporado ao concreto
para lhe proporcionar propriedades de estanqueidade acústica e térmica, como
2
também, por conseqüência menor permeabilidade. Estas qualidades são
proporcionadas aos concretos aerados através de aditivos incorporadores de ar, que
de acordo com a EB 1763 (ABNT, 1992) são do tipo IAR. O ar é um excelente
isolante, tanto acústico como térmico, a sua incorporação ao concreto soluciona um
dos problemas das habitações que usam este tipo de material como sistema de
vedação, a melhoria no isolamento termo-acústico.
A combinação destes dois aditivos (SP e IAR) conferiu ao concreto
qualidades, que há 20 anos seriam impossíveis. Problemas construtivos, como o
mau preenchimento da forma, a dificuldade de transposição de regiões com altas
taxas de armaduras e a segregação do concreto no estado fresco, são eliminados
com uso do CAAA. A inserção do IAR traz como vantagem a estanqueidade termo-
acústica, possibilitado pela incorporação de microbolhas de ar no CAA, resultando
num conforto ambiental e na garantia de privacidade, principalmente, em residências
geminadas.
O Concreto auto-adensável aerado é uma variação dos concretos especiais,
portanto, como o próprio nome já diz um material de pouco uso na indústria da
construção civil. Porém, que vem ganhando espaço no mercado pelas suas
qualidades, as quais fazem seu diferencial. O estudo do CAAA se faz necessário
pelo potencial em substituir, em certas aplicações, o concreto convencional (CC) nos
setores da construção dominados pelo mesmo, outro ponto que justifica este
trabalho é o seu pioneirismo, em face de quase inexistência de referências nacionais
deste tema.
3
1.1 Objetivos
O objetivo geral desse trabalho é avaliar o desempenho do concreto auto-
adensável aerado (CAAA) para execução de elementos estruturais e de vedação.
Tem como objetivo específico verificar a influência do uso do IAR para
obtenção do CAAA. Para isso foram realizados ensaios de:
• Consistência no estado fresco;
• Porosidade no estado endurecido;
• Resistência à compressão dos concretos no estado endurecido.
4
1.2 Organização do trabalho
O presente trabalho é composto de 5 capítulos e está organizado da seguinte
maneira:
Capítulo 1 – Introdução: capítulo que se tem visão geral do tema abordado,
de sua importância na comunidade acadêmica e na sociedade em geral e a
justificativa como tema de trabalho. Neste capítulo constam os objetivos do trabalho.
Capítulo 2 – Revisão bibliográfica sobre o concreto auto-adensável e o
concreto aerado: este capítulo aborda os históricos, as definições, as propriedades,
e as aplicações dos dois concretos.
Capítulo 3 – Programa experimental: apresenta-se o programa experimental
realizado para produção do CAA, bem como a metodologia do ensaio de resistência
mecânica, de absorção de água por imersão no estado endurecido e de consistência
no estado fresco.
Capítulo 4 – Apresentação e discussões dos resultados: neste capítulo os
resultados obtidos durante a realização do programa experimental são apresentados
e discutidos.
Capítulo 5 – Conclusões.
5
2 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA
2.1 CONCRETO AUTO – ADENSÁVEL
Concreto auto–adensável (CAA) identifica uma categoria de material
cimentício que pode ser moldado nas fôrmas preenchendo cada espaço em função
do seu peso próprio apenas, sem necessidade de qualquer forma de compactação
ou vibração externa (COPPOLA, 2000; p.42 apud TUTIKIAN, 2004; p. 27).
Para que um concreto seja considerado auto-adensável, três propriedades
precisam ser alcançadas: fluidez, a coesão ou habilidade passante, e resistência à
segregação (European Federation for Specialist Construction Chemicals and
Concrete Systems, 2002; p.7 apud TUTIKIAN, 2004; p. 27).
Fluidez é a propriedade que caracteriza a capacidade do concreto auto-
adensável de fluir dentro da fôrma e preencher todos os espaços. A habilidade
passante é a propriedade que caracteriza a capacidade do CAA de escoar pela
fôrma, passando por entre as armaduras sem obstrução de fluxo ou segregação.
inclusive a habilidade do concreto fresco, CAA ou não, passar através de espaços
estreitos ou obstáculos é um dos principais fatores que influem na qualidade final do
concreto endurecido. Resistência à segregação é a propriedade que caracteriza a
capacidade do CAA de se manter coeso ao fluir dentro das formas, passando ou não
por obstáculos (EFNARC, 2002); (FURNAS, 2004a); (FURNAS, 2004b).
2.1.1 Histórico
Em concretagens submersas já era usado um concreto que não exigia
compactação ou adensamento externo. Acredita-se que o CAA já era estudado e
utilizado em casos práticos em Hong Kong, Nova Iorque e Tríeste (Itália) há 25 anos,
6
porém, com outra nomeclatura (COLLEPARDI, 2000; p. 2 apud TUTIKIAN, 2004; p.
27).
Desde 1983, o problema de durabilidade das estruturas de concreto passou a
ser o tópico de maior interesse no Japão. A durabilidade em estruturas de concreto
está diretamente ligada, entre outros fatores, à qualidade da sua execução com
respeito à compactação do concreto que deve ser executada por profissionais
experientes. Entretanto, ao longo dos anos observou-se uma redução na qualidade
da construção com a crescente diminuição no número de trabalhadores experientes
na indústria da construção civil Japonesa (BARROS, 2008). Uma solução para se
conseguir uma estrutura de concreto durável, independentemente da qualidade da
vibração, foi através do CAA, que pode ser compactado em direção a cada canto
das formas sob ação exclusivamente do seu peso próprio e sem necessidade de
vibração. Esse tipo de concreto foi proposto por OKAMURA H., em 1986. Estudos
para desenvolver o concreto auto-adensável, CAA, incluindo um estudo fundamental
sobre a sua trabalhabilidade foi conduzido por Ozawa and Maekawa, na
Universidade de Tóquio (TUTIKIAN, 2004).
2.1.2 Composição do CAA
Os materiais utilizados no CAA são praticamente os mesmos do concreto
convencional, porém, com um maior teor de finos, sendo este proporcionado pela
areia e/ou adições minerais. Além disso, há uma maior incorporação de aditivos
plastificantes (superplastificantes e/ou modificadores de viscosidade).
2.1.2.1 Cimento
Não existe um cimento específico para o CAA. Este pode ser produzido
com qualquer tipo de material facilmente comercializado, sendo melhor aquele que
7
apresente menor variabilidade em termos de resistência à compressão (TUTIKIAN,
2006, p.28); (CAVALCANTI, 2006).
Os cimentos mais finos, segundo Neville (1997), apresentam maior
contribuição para o ganho de resistência, devido, a uma maior velocidade de
hidratação do cimento. Assim, como a demanda por finos para o CAA é elevada em
virtude da necessidade de aumentar a coesão da mistura, cimentos com maiores
superfícies específicas são mais apropriados (TUTIKIAN, 2008).
Outros fatores que influenciam na escolha do cimento pode ser atribuído à
demanda de água e trabalhabilidade da mistura, que são controlados pelo teor de
aluminato tricálcico (C3A) e granulometria do cimento (GJORV, 1992 apud
TUTIKIAN, 2008).
Segundo Cavalcanti (2006), estudos têm recomendado cimentos com
ajustes, ou seja, com adições minerais, levando em consideração a composição da
mistura do CAA. A adsorção do aditivo superplastificante pelas partículas do cimento
ocorre preferencialmente nos aluminatos (Aluminato tricálcico – C3A e
Ferroaluminato tetracálcico – C4AF). No entanto, a quantidade destes compostos
deve ser moderada, para que ocorra uma adsorção uniforme. O teor de C3A em
massa deve ser inferior a 10%, para impedir a rápida perda de fluidez (EFNARC,
2002).
2.1.2.2 Agregados
Ao contrário do cimento, embora ocupem 60 a 80% do volume do concreto,
os agregados são frequentemente considerados como um material inerte e,
portanto, não é dada atenção ao seu possível efeito nas propriedades do concreto.
Porém, para o CAA os agregados influenciam na trabalhabilidade e na coesão,
através da quantidade, forma e granulometria dos agregados envolvidos na mistura
(MEHTA; MONTEIRO, 1994).
8
a) Agregado Miúdo
Não existem restrições quanto à escolha do tipo da areia, podendo ser
utilizada as de origem natural (depósitos eólicos e areia de rio) ou obtida de
processo industrial, nem de granulometria da mesma. Porém, recomendam-se
areias naturais por, geralmente, possuírem formas arredondadas e textura mais lisa.
Estas são mais aconselháveis para o CAA, pois, aumenta a fluidez da mistura para
uma mesma quantidade de água, firmando-se que o agregado miúdo está
condicionado à demanda de água, fator influente na coesão e na fluidez do concreto
no estado fresco. Com relação à presença de angulosidade nas partículas dos
agregados miúdos, esta implicará em um aumento de resistência ao cisalhamento
das argamassas, dificultando a deformabilidade do concreto. A Figura 1 ilustra a
influência da forma do agregado miúdo sobre a tensão cisalhante (CAVALCANTI,
2006).
Figura 1 - Influência da forma de areia sobre a ten são cisalhante da mistura de CAA, quando
em movimento, onde τ é a tensão cisalhante e σ é a tensão normal. Fonte: Okamura e Ouchi
(2003) apud Tutikian (2008).
0
τ
σ
Lamelar
Cúbica
Esférica
9
A Figura 1 ilustra a importância da escolha do agregado miúdo visto que os
agregados mais lamelares dificultam a deformabilidade e conseqüentemente, a
trabalhabilidade do CAA. Portanto, para o emprego no CAA os agregados cúbicos e,
esféricos são mais aconselháveis, pois, apresentam menor resistência ao
cisalhamento e maior trabalhabilidade (TUTIKIAN, 2008).
Da granulometria pode se dizer que o uso de uma areia mais grossa é
apoiada pelo fato de que todos os traços de alta resistência são bastante ricos em
partículas finas devido ao uso de altos teores de cimento e materiais cimentícios.
Normalmente, o agregado que passa na peneira 0,125 mm é considerado como um
aporte adicional de fíler para efeitos de dosagem e, junto com as partículas dos finos
e dos aglomerantes, podem aumentar a viscosidade e a coesão da mistura
(EFNARC, 2002); (AITCIN, 2000).
É importante salientar da necessidade de se fazer um controle de
umidades dos agregados para a obtenção de um CAA com composição uniforme
(EFNARC, 2002). Segundo Domone (2003) apud Titikian (2008):
“Erros de 0,5% na estimativa da umidade dos agregad os podem alterar o consumo de água em até 8,0 Kg/m³ de concreto e co m isso, modificar o resultado do ensaio de espalhamento em até 45 mm, além de afetar negativamente as propriedades mecânicas e a durabilidade.”
b) Agregado Graúdo
Há varias razões para as especificações de limites granulométricos e da
dimensão máxima do agregado, as mais importantes são a influência na
trabalhabilidade e nos custos (MEHTA; MONTEIRO, 1994).
Para garantir a passagem do CAA por todos os obstáculos durante o
lançamento e reduzir a tendência à segregação, as exigências quanto à dimensão
máxima característica do agregado graúdo é mais restritiva. A dimensão máxima
característica do agregado graúdo seja inferior a 2/3 do espaçamento entre barras
ou grupos de barras e a 3/4 do cobrimento mínimo das armaduras. Efetivamente se
usa os tamanhos entre 12,5 e 19 mm. Geralmente, são utilizados agregados
10
graúdos com dimensão máxima entre 16 e 20 mm (GÓMES & MAESTRO, 2005
apud TUTIKIAN, 2008).
2.1.2.3 Adições minerais
As adições minerais, também conhecidas como aditivos minerais, são
materiais finamente moídos, que são incorporados ao concreto com a finalidade de
se obter características específicas. Estes são, geralmente, utilizados em grandes
quantidades, com a finalidade de reduzir os custos, melhorar a trabalhabilidade do
concreto no estado fresco, podendo até melhorar a sua resistência à fissuração
térmica, à expansão álcali-agregado e ao ataque por sulfatos (MEHTA; MONTEIRO,
1994).
Uma das principais características do CAA é a sua elevada resistência à
segregação, apesar da alta fluidez ou deformabilidade no estado fresco. Para
aumentar a coesão da mistura e evitar a segregação do agregado graúdo,
normalmente são utilizados aditivos modificadores de viscosidade e/ou adições
minerais (TUTIKIAN, 2004). Além de responsáveis pela resistência à segregação da
mistura, as adições minerais podem desempenhar um papel importante para a
resistência e durabilidade do concreto, tanto física quanto quimicamente.
As adições podem ser classificadas como fíler ou pozolanas, de acordo com a
sua ação no concreto. As pozolanas contribuem para a formação de novos hidratos,
bem como, no preenchimento dos vazios, em face de sua finura. Sendo as mais
utilizadas atualmente: cinza volante, sílica ativa, metacaulim, escória de alto-forno.
Já os fíleres provocam uma ação física, por causa de sua finura proporcionando
uma estrutura com maior compacidade. Alguns exemplos são os fíleres de calcário,
quartzo, e o resíduo de corte de mármore e granito (RCMG) (CAVALCANTI, 2006).
Segundo a EFNARC (2002), os dois tipos de adições podem ser utilizados na
produção do CAA.
Dentre os principais benefícios alcançados pela utilização de adições minerais
temos (EFNARC, 2002):
11
░ Ambiental: quando a adição é um resíduo industrial, pois evita o lançamento
do resíduo diretamente no ambiente
░ Econômico: a substituição parcial do cimento por resíduo, reduz o custo do
metro cúbico de concreto.
░ Tecnológico: pela melhoria das propriedades do concreto no estado fresco
e endurecido.
Os materiais com uma grande quantidade de finos, selecionados para
utilização no CAA são de grande contribuição para a fluidez do material. Exemplo
disso, são as adições minerais reativas que além de contribuírem para a fluidez das
matrizes cimentícias, reduzem o consumo de cimento e o calor de hidratação,
evitando a presença de fissuras no concreto. Por conseguinte, melhoram o
comportamento da microestrutura do concreto, através do preenchimento dos poros
(ESPING, 2003, apud BARROS, 2008).
Para estudar o comportamento dos grãos das adições minerais, dois
parâmetros recebem atenção especial, são eles a superfície específica e o diâmetro
dos grãos. Quanto maior a superfície específica dos grãos, maior será a viscosidade
da mistura. Da mesma forma, diâmetros médios da ordem de 80 µm proporcionam
melhores viscosidades e coesão da mistura do CAA. Assim, uma elevada
quantidade de fíleres com alta superfície específica e agregados de pequena
granulometria, são parâmetros de fundamental importância para um maior controle
das propriedades de auto-adensabilidade do CAA (ESPING, 2003 apud BARROS,
2008).
a) Fíleres
O fíler é um material não reativo ou quimicamente inerte finamente moído,
que, devido às suas propriedades físicas, tem efeito benéfico sobre as propriedades
do concreto, tais como a trabalhabilidade, permeabilidade e porosidade (NEVILLE,
1997). São exemplos de fíleres: fíler de calcário, fíler de quartzo, e o resíduo de
12
serragem de mármore e granito (RSMG).
O resultado físico do fíler pode ser descrito por três principais ações:
“O efeito fíler, que é o aumento da densidade da mi stura resultante do preenchimento dos vazios e pelas minúsculas partícu las de adições; o refinamento da estrutura de poros e dos produtos de hidratação do cimento (pontos de nucleação para produtos de hidra tação); e a alteração da microestrutura da zona de transição, r eduzindo ou eliminando o acúmulo de água livre que normalmente, fica retido sob os agregados”.
b) Pozolanas
As pozolanas são definidas como “materiais silicosos ou sílico – aluminosos
que, por si só, tem pouco ou nenhum valor cimentício mas, quando finamente moído
e na presença de água, reage quimicamente com o hidróxido de cálcio à
temperatura ambiente formando compostos com propriedades cimentícios” (NBR
12653, 1992).
A inclusão de pozolanas em matrizes cimentícias promove a reação entre a
Portlandita ( 2)(OHCa ) proveniente da hidratação do SC3 e SC2 (composto do
cimento anidro), com a sílica amorfa presente na composição desses materiais.
Desta reação são produzidas silicatos de cálcio hidratados (C-S-H) adicionais,
conforme apresentados na Equação 1. E a mesma é conhecida como reação
pozolânica.
323732 HSCHCHS →++ (eq. 1)
Onde:
S: sílica;
CH: Portlandita;
H: água.
13
Segundo Mehta; Monteiro (1994) a importância da reação pozolânica deriva
de três aspectos: é uma reação lenta que implica numa baixa taxa de liberação de
calor de hidratação; a reação consome hidróxido de cálcio, que representa uma
contribuição importante para a durabilidade e a eficiência no preenchimento dos
espaços capilares.
2.1.2.4 Aditivos
Segundo Neville (1997), embora não sejam de uso obrigatório, assim como o
cimento, os agregados e a água, os aditivos são um componente importante usados
amplamente e de forma crescente. Em grande parte dos países industrializados,
considera-se uma exceção um concreto que não faz uso de aditivos. O grande
crescimento no uso de aditivos se deve às melhorias físicas e econômicas que esse
material proporciona ao concreto, melhorias estas que possibilitam o uso do
concreto em condições nas quais se tornaria impossível o uso do concreto sem
aditivos. No CAA, os aditivos químicos mais largamente utilizados são os
superplastificantes e os modificadores de viscosidade.
a) Aditivos superplastificantes
Os superplastificantes são aditivos conhecidos como redutores de água de
alta eficiência, por serem capazes de reduzir o teor de água três a quatro vezes
mais, para uma dada mistura, quando comparados aos aditivos plastificantes. São
tensoativos de cadeia longa, massa molecular elevada e um grande número de
grupos polares na cadeia do hidrocarboneto (MEHTA; MONTEIRO, 1994).
Quantidades de superplastificantes de até 1% em relação à massa de
cimento podem ser incorporadas às misturas de concreto sem causar exsudação
14
excessiva e retardamento do tempo de pega, apesar do abatimento ser da ordem de
200 a 250 mm. É a dimensão coloidal das partículas de cadeia longa do aditivo, que,
provavelmente, obstrui os canais de fluxo de água de exsudação no concreto, de
modo que a segregação não é geralmente observada em concretos com esse
aditivo. A excelente dispersão das partículas de cimento na água (ver Figura 2)
parece acelerar a taxa de hidratação, assim, é comum ocorrer à aceleração da pega
e do endurecimento (CAVALCANTI, 2006).
Figura 2 - Micrografia de partículas de cimento em uma solução água-cimento (a) – sem aditivo
superplastificante (b) - com aditivo superplastific ante (Fonte: MEHTA & MONTEIRO,1994).
Os aditivos superplastificantes podem ser de dois tipos: os de 2ª geração,
constituídos de polímeros sintéticos sulfonados, e os de 3ª geração, que são os
policarboxilatos. Os policarboxilatos, também conhecidos como poliacrilatos, são
capazes de promover um efeito bastante eficiente na repulsão dos grãos de cimento.
Segundo Nunes (2001), os superplastificantes mais recomendados para a produção
do CAA são os de 3ª geração, os policarboxilatos, pois, permite uma maior redução
de água, maiores resistências iniciais, e manutenção de fluidez por um tempo
prolongado, em relação aos aditivos superplastificantes de 2ª geração. Pode-se citar
ainda um novo tipo de aditivo superplastificante desenvolvido recentemente, o
aditivo superplastificante sintético que possui as mesmas funções dos
policarboxilatos, mas, com desempenho melhor (BURY & CHRISTENSEN, 2002
apud TUTIKIAN, 2008).
15
Um importante passo para a obtenção da dosagem do CAA está na
determinação da dosagem do superplastificante em relação à massa de cimento, a
fim de se determinar a dosagem ótima de saturação do superplastificante a ser
utilizada no concreto, ou seja, o teor máximo de aditivo capaz de promover aumento
da fluidez, pois, acima deste alguns aspectos negativos podem ocorrer, tais como:
segregação e/ou exsudação, fluidez insuficiente para a obtenção do CAA, perda de
trabalhabilidade, entre outros (GOMES, 2002).
2.1.3 Propriedades no estado fresco do CAA
Uma das causas da perda da vida útil dos concretos são os resquícios da
perda de trabalhabilidade antes e durante o lançamento nas fôrmas, como, a
segregação e a exsudação durante o adensamento, e uma redução na taxa de
crescimento de resistência (MEHTA; MONTEIRO, 1994). Não é clara a definição de
quanto tempo dura esse período das primeiras idades.
As propriedades no estado fresco têm grande interferência nas propriedades
do concreto no estado endurecido. Podemos citar como tais propriedades: a
trabalhabilidade, a perda de abatimento, segregação e exsudação, retração plástica,
tempo de pega e o calor de hidratação (MEHTA; MONTEIRO, 1994).
2.1.3.1 Reologia do CAA
Na literatura, devido a uma vasta evidência das propriedades de escoamento
do concreto no estado fresco, conclui-se que o comportamento desse material pode
ser descrito pelo modelo de Bingham (CASTRO, 2007). De acordo com esse
modelo, apresentado na Equação 2.1, o fluido se comporta como um sólido ideal até
que a tensão tangencial aplicada (σ ) supera a tensão de escoamento ( 0σ ). Nesse
momento, a mistura começa a comporta-se como fluido que apresenta uma relação
16
linear entre a tensão aplicada e a velocidade de deformação (γ ), igual ao que
acontece com os fluidos Newtonianos.
γησσ *0 += (eq. 2)
Fava & Fornasier (2004) apud Alencar (2008) esclarecem que as constantes
reológicas tensão de escoamento e viscosidade devem cumprir duas exigências
fundamentais para que o concreto seja considerado auto-adensável:
1. apresentar comportamento de um fluido Newtoniano, ou seja, 0σ nulo
ou um valor tendendo a zero.
2. adotando manter a resistência à segregação, assim, um valor ótimo
para η ,. Esse ponto é fundamental, pois, a viscosidade muito baixa
pode prejudicar a estabilidade da mistura. Por outro lado, uma elevada
viscosidade pode levar a bloqueios dos agregados em contato com as
armaduras e causar deficiência na superfície acabada.
A Figura 3 descreve de forma esquemática o comportamento das curvas de
fluxos de um concreto convencional e de três concretos auto-adensáveis distintos.
Figura 3 - Comparativo de curvas de fluxos entre o CAA e CC (Fonte: Alencar, 2008).
17
A Figura 3 exibe esquematicamente o comportamento das curvas de fluxo
para um concreto convencional e para concretos auto-adensáveis, delimitando as
zonas de risco de segregação e bloqueio por armaduras. Observa-se que a curva do
CAA com 3η (viscosidade) possui comportamento que atende as duas exigências
reológicas para ser considerado um CAA, pois, apresenta 0σ pequeno tendendo a
zero e η moderado.
2.1.3.2 Trabalhabilidade
Esta propriedade determina o esforço necessário para manipular uma
quantidade de concreto recém-misturada com uma perda mínima de
homogeneidade (ASTM C 125,1993 apud NEVILLE, 1997).
Trabalhabilidade do concreto auto-adensável (CAA) no estado fresco é
essencial para sua correta aplicação, pois como o adensamento desse concreto
independe da ação humana, correções no local não serão possíveis.
Segundo Tutikian (2008) para dosar e trabalhar corretamente com o CAA,
deve-se entender algumas peculiaridades do material.
“A primeira grande característica desse material é sua grande fluidez. Mas ao mesmo tempo, deve ser capaz de carregar grandes partículas de agregado graúdo em todo o trajeto. Ou seja, é um concreto que deve ser fluido e viscoso ao mesmo tempo, unindo duas propriedades completamente diferentes”.
Assim foram desenvolvidos equipamentos para medir a trabalhabilidade do
CAA no estado fresco.
18
2.1.3.2.1 Ensaios para controle da trabalhabilidade
Métodos de ensaios foram desenvolvidos ao longo dos anos, com o objetivo
de caracterizar as propriedades do CAA no estado fresco. Estas propriedades têm
sido caracterizadas usando técnicas recentemente desenvolvidas e que ainda estão
em fase de evolução. Alguns dos métodos de ensaios mais utilizados para a
caracterização de tais propriedades são: ensaio de espalhamento do cone de
Abrams (Slump Flow Test), Funil V (V-Funnel), Caixa L (L-Box), Tubo em U e ensaio
de auto-adensabilidade para o concreto. Para o estabelecimento de parâmetros de
capacidade de preenchimento são utilizados os ensaios de espalhamento no cone
de Abrams e Funil V, para os parâmetros de capacidade de passagem entre as
armaduras é utilizada a Caixa L, e finalmente para a verificação quanto à presença
de segregação é utilizado o ensaio do Tubo em U (EFNARC, 2002).
Como mostra a Tabela 1, para cada propriedade do CAA no estado fresco,
existe grupo de equipamentos mais aptos que outros.
Tabela 1 - Ensaios para avaliação da trabalhabilidade com suas aptidões.
XXX – altamente recomendável, XX – recomendável, X – pouco recomendável e N – não significativo Fonte: PETERSSEN, 1999, p. 3, adaptado apud Tutikia n, 2008.
19
Segundo o EFNARC (2002, p.21) alguns pontos devem ser levados em
consideração ao avaliar a trabalhabilidade do concreto auto-adensável:
a) uma das principais dificuldades de utilizar tais testes listados na Tabela 1 é
que eles têm de medir as três propriedades requeridas no CAA (fluidez, habilidade
passante e resistência à segregação), e nenhum teste é capaz de medir
isoladamente todos os três itens;
b) ainda não há uma relação clara entre os resultados experimentais e o
canteiro de obras;
c) há pouca precisão de dados, portanto não há uma direção clara na
obediência dos limites;
d) os testes e limites são previstos para concretos com agregado graúdo de
diâmetro máximo de 20 mm, se for necessário diâmetro maior os equipamentos
devem ser ajustados;
e) não se considera em que tipos de elementos o concreto será adensado, se
é em estruturas horizontais ou verticais.
f) da mesma forma, os equipamentos devem ser ajustados se as armaduras
forem muito densas.
Ficou constatado que nenhum equipamento consegue medir as três
propriedades do CAA, porém, os aparelhos são simples de ser confeccionados
possibilitando a utilização de dois ou três equipamentos para medir as propriedades
do CAA no estado fresco. Referente ao diâmetro máximo característico dos
agregados graúdos, esta característica é regido pelo espaçamento das armaduras,
logo, é improvável que o diâmetro máximo característico especificado seja maior que
20 mm (TUTIKIAN, 2008).
a) Slump flow teste
O slump flow test é utilizado para medir a capacidade do concreto auto-
adensável de fluir livremente sem segregar e consiste em medir fluidez do CAA
20
através do diâmetro médio do círculo formado pelo concreto. Para concretos
convencionais, a trabalhabilidade é medida pela NBR NM 67 (ABNT, 1998):
concreto – determinação da consistência pelo abatimento do tronco de cone –
método de ensaio, ou pela NBR NM 68 (ABNT, 1998): concreto – determinação da
consistência pelo espalhamento na mesa de Graff. A determinação da consistência
do concreto, pelo espalhamento da mesa de Graff, é aplicável para misturas que
atinjam o espalhamento mínimo de 350 milímetros, mas limitado ao tamanho da
mesa, de 700 milímetros EFNARC (2002).
Execução do ensaio
Como se observa na Figura 4, o equipamento é composto por uma base de
quadrada de 1m x 1m que seja de preferência de aço ou material resistência e não
poroso, e por um tronco de cone com materiais similares. O tronco de cone deve ter
altura de 300 mm e diâmetro interno menor de 100 mm com maior de 200 mm.
Figura 4 - Dimensões do Slump flow teste (CAVALCANTI, 2006)
Primeiramente deve-se umedecer a placa e o tronco de cone para que estes
não absorvam água do concreto durante o ensaio. Após, colocar a placa sobre um
chão firme e nivelado, e o tronco de cone no centro da base, segurando-o
firmemente sobre o círculo de 200 mm. Aproximadamente seis litros de concreto
serão necessários para o ensaio e esta amostra deve ser coletada de acordo com a
21
NBR NM 33 (ABNT, 1998a): concreto – Amostragem de concreto fresco. Com a
concha côncava, preencher de concreto, e com a espátula remover excesso do topo
do cone. O adensamento deve ser feito pela força da gravidade, não devendo ser
realizado qualquer tipo de compactação. Remover também qualquer excesso de
concreto na placa e então, erguer verticalmente o cone e permitir que o concreto flua
livremente. Medir o diâmetro do espalhamento em duas direções perpendiculares. A
média destas medidas é o valor do slump flow. Durante o ensaio é importante a
observação da ocorrência ou não de segregação.
Na Tabela 2, estão apresentados os limites mínimos e máximos para um
concreto ser considerado auto-adensável, segundo diversos autores. Observa-se
que estes valores variam consideravelmente. Espalhamentos abaixo do limite
inferior indicam que o concreto está pouco fluido, ou seja, é necessário fluidificar o
material através de água ou aditivos superplastificantes. Se a medida estiver acima
do limite superior, deve-se tornar o concreto mais coeso, já que este está muito
fluido e, provavelmente, segregando.
Tabela 2 - Limites de resultados para o slump flow test
Fonte: Tutikian, 2004.
22
2.1.4 Propriedades no estado endurecido
Descrever as propriedades mecânicas e de durabilidade do CAA no estado
endurecido é explicar o conhecimento obtido em tecnologia de concreto. Essas
propriedades são, basicamente, resultado das decisões tomadas na dosagem e
mistura do material (TUTIKIAN, 2008).
Como já citado anteriormente, os benefícios do CAA devem ser atribuídos
principalmente às suas propriedades no estado fresco, mas também, as
propriedades do concreto no estado endurecido devem ser analisadas de forma
criteriosa. Somente desta forma o CAA pode ser utilizado de forma segura nos
elementos estruturais (CAVALCANTI, 2006).
Independente do fato de que o CAA contenha os mesmos componentes dos
concretos convencionais, além de aditivos minerais e químicos, existem diferenças
notáveis no comportamento desses concretos, principalmente nas propriedades do
estado fresco. Porém, é necessário verificar os efeitos que estas modificações
provocam nas propriedades do concreto no estado endurecido.
O CAA apresentará fissuração de secagem e alto calor de hidratação se for
dosado com alto teor de cimento. Terá sua pega inicial retardada se o teor do aditivo
superplastificante for excessivo. Resultará em um módulo de elasticidade baixo e
uma alta probabilidade de retração plástica se for dosado com baixo teor de
agregado graúdo. Porém, esses e outros problemas ocorrerão tanto com o CAA
como no concreto convencional (CC) e qualquer outra mistura que contenha cimento
Portland em sua composição.
2.1.5 Vantagens da utilização do CAA
O CAA é descrito como uma das grandes revoluções ocorridas na tecnologia
do concreto para construção nas últimas décadas, e por meio de sua utilização é
23
possível obter vários ganhos diretos e indiretos entre os quais (EFNARC, 2002);
(ARAÚJO, 2003):
• acelera a construção, já que seu lançamento é muito rápido e dispensa o
adensamento;
• reduz a mão-de-obra no canteiro porque elimina a vibração e facilita o
espalhamento e o nivelamento do concreto;
• melhora o acabamento final da superfície;
• pode aumentar a durabilidade por ser mas fácil de adensar e evita, assim,
que ocorram falhas de concretagem e grandes vazios resultantes da má
vibração;
• permite grande liberdade de forma e dimensões, o CAA preenche formas
curvas, esbeltas, com alta taxa de armadura e de difícil acesso;
• permite concretagens em peças de seções reduzidas;
• elimina o barulho de vibração, o que é muito importante em grandes centros
urbanos, concretagens noturnas ou obras próximo a hospitais e escolas;
• torna o local de trabalho mais, seguro em função da diminuição do número de
trabalhadores;
• permite obter um ganho na redução dos impactos ambientais porque utilizam
em sua composição altos teores de resíduos industriais, como cinza volante,
escória de alto forno ou cinza de casca de arroz;
• pode reduzir o custo total do concreto e/ou da estrutura, caso sejam
computados economicamente todos os ganhos citados.
O CAA possui uma grande deformabilidade no estado fresco, ou seja, pode
ser moldado facilmente nas mais diversas formas sob ação da gravidade. Tal
propriedade permite que o CAA percorra até dez metros de distância na horizontal,
mesmo com obstáculos no caminho (TUTIKIAN, 2008).
24
Segundo Coppola (2000), a grande resistência à segregação, aliada à fluidez
do CAA, permite a eliminação de macrodefeitos, bolhas de ar e falhas de
concretagem, responsáveis diretos por perdas de desempenho mecânico do
concreto e durabilidade da estrutura. É importante ressaltar que essa tecnologia
acelera a edificação, podendo haver um ganho de tempo da ordem de 20 a 25%. A
adição de materiais finos no CAA melhora diversas propriedades, tanto no estado
fresco como no endurecido. Os finos atuam como ponto de nucleação, ou seja,
contribuem para quebrar a inércia do sistema, fazendo com que as partículas de
cimento reajam mais rapidamente com a água (TUTIKIAN, 2008). Obtém-se, assim,
ganhos de resistência nas primeiras idades da mesma forma que, ao aumentar o
pacote de partículas finas, cresce a compacidade da pasta, melhorando a zona de
transição, dificultando, assim, a penetração de agentes externos agressivos. Ao
mesmo tempo em que resíduos da construção podem funcionar como finos, dando
coesão ao CAA, a viabilidade de sua utilização pode ser uma solução para os
problemas gerados em sua disposição. Assim, o cimento, que é um material mais
caro, poderá ser usado com a única função de dar resistência ao concreto (GOMES,
2003).
2.2 CONCRETOS AERADOS
São na realidade concretos celulares formados, geralmente, por cimento,
água, areia fina e um produto capaz de criar, por medidas físicas ou químicas, um
grande volume de bolhas de ar dentro da massa do concreto.
Concretos celulares foram patenteados em 1925 por Bayer na Suécia,
aparecendo no mercado em 1929, desde então, tem experimentado um grande
desenvolvimento (CANOVAS, 2002).
Podem-se considerar dois tipos principais de concretos celulares: os aerados
e os espumosos.
25
2.2.1 Definição
Só é conseguido mediante a incorporação, na massa de um concreto fluido
de granulometria fina, determinados produtos químicos que reagem com o cimento,
produzindo uma grande quantidade de ar que eclode na massa do concreto em
forma de pequenas bolhas uniformes e estáveis (CANOVAS, 2002). A EB 1763
(ABNT, 1992) define incorporador de ar (IAR) como produto que incorpora pequenas
bolhas de ar no concreto. Estes concretos, em geral, são obtidos com muito controle
dos processos industrial, obtendo produtos com bastante qualidade.
O aglomerante, geralmente, empregado é o cimento portland pozolânico,
também podem usar cal com grande pureza e finura, misturadas ao cimento portland
ou não.
Segundo Canovas (2002), são usados como agentes incorporadores de ar:
� O pó do alumínio que por reação com o cimento gera um grande
desprendimento de hidrogênio. Esta família deve ser o mais puro possível e
estar limpo de gorduras, óleos e outras impurezas. A dosagem empregada
estar compreendida entre 0,3 a 0,5% do peso do cimento.
� Uma mistura de água oxigenada e hipoclorito de cálcio, que com reação
desprende oxigênio.
� Carbonato de cálcio em contato com a água libera acetileno
Para o pó do alumínio que é o agente mais empregado, sugere-se a utilização
de 1 a 6% de hidróxido de sódio que atua como catalisador no processo facilitando
as reações de todo o alumínio.
26
2.2.2 Aditivos incorporadores de ar
Estes aditivos atuam formando, no concreto, bolhas de ar que não aglutinam,
essas bolhas não se juntam, formando bolhas maiores que tendem a escapar da
pasta. Sua atuação é semelhante à de um agente formador de espuma. O ar
incorporado não deve ser confundido com ar aprisionado, que não se consegue
eliminar durante o adensamento do concreto. Os vazios devidos ao ar aprisionado
são maiores. Normalmente contém entre 1,0% e 2,0% de ar, mesmo sem uso de
incorporadores (GIAMMUSSO, 1992).
Conforme Mehta e Monteiro (1996), os incorporadores de ar são classificados
como tensoativos, estes são constituídos de moléculas orgânicas de cadeias
moleculares longas compostas de uma extremidade repelidora de água (hidrófoba) e
outra extremidade que atrai a água (hidrófilo).
Segundo Mehta e Monteiro (1996), as principais substâncias tensoativas
usadas como incorporadores de ar são as provenientes de sais de resinas de
madeira, proteínas, ácidos graxos e alguns detergentes.
Para Giammusso (1992) o ar incorporado tem vários efeitos benéficos:
� No concreto fresco, melhora a consistência, possibilitando a redução de água;
� Melhora a coesão do concreto fresco com baixo teor de cimento, evitando a
segregação e a exsudação.
� No concreto endurecido, melhora a resistência ao congelamento;
� Devido ao fato de as bolhas não terem continuidade e ainda à possibilidade
de redução de água, podem-se obter menos permeáveis.
Em geral estes aditivos são usados em teores muito baixos, da ordem de
0,05% a, no máximo, 0,1% da massa de cimento.
27
2.2.3 Incorporação de ar
Segundo Neville (1997), o ar incorporado no concreto é denominado como o
ar intencionalmente incorporado por meio de substâncias. E este ar difere do ar
aprisionado que todo o concreto possui. O ar aprisionado difere do ar incorporado no
tamanho das micro-bolhas de ar, que no ar incorporado tem diâmetro de 50 mm,
enquanto que o aprisionado apresenta micro-bolha maior. Há, também, a
diferenciação entre os espaçamentos das bolhas, já que as micro-bolhas do ar
incorporado se estabelecem no intervalo de 200 a 250 µm, e o ar aprisionado tem
maiores distâncias entre suas bolhas acima de 250 µm.
Para não auxiliar a permeabilidade do concreto as micro-bolhas inseridas têm
formas arredondadas na pasta de cimento evitando a formação de canais (NEVILLE,
1997).
Outra influência exercida pelo IAR é a melhoria da reologia do concreto após
a inserção do aditivo incorporador de ar, pois, com a introdução de pequenas
quantidades de micro-bolhas há um aumento da trabalhabilidade no que resulta em
uma redução da relação a/c e/ou do superplastificante (AÏTCIN, 2000).
2.2.3.1 Influência na resistência
Há um efeito colateral no concreto com ar incorporado a perda de resistência
demasiada motivada pela diminuição da compacidade do concreto. Mehta; Monteiro
(1994) relatam que quem rege a porosidade do concreto para um grau de hidratação
é a/c, porém, os vazios incorporados ao concreto pelo mau adensamento ou por
meio do IAR também colaboram para o aumento da porosidade e
conseqüentemente a redução da resistência do concreto.
28
Aïtcin (2000) reforça o impacto negativo causado pelo incorporador de ar e
expressa em proporção esta influência, segundo o autor para cada 1,0% de ar
incorporado perde-se 5,0% de resistência à compressão aos 28 dias.
2.3 MÉTODOS DE DOSAGEM DO CAA
A seguir serão descritos sucintamente os métodos de dosagem propostos por
alguns autores que auxiliaram o desenvolvimento da dosagem do trabalho.
2.3.1 DOSAGEM PROPOSTO POR OKAMURA (1995)
Em 1995, Okamura desenvolveu um método de dosagem para o concreto
auto-adensável visando à melhoria das qualidades das construções japonesas
através do aumento da durabilidade do concreto. Segundo Okamura e Ouchi (2003)
apud Tutikian (2004, um concreto para ser considerado auto-adensável deve
atender a três exigências:
1. limite da quantidade de agregados;
2. baixa relação água/cimento;
3. grandes dosagem de aditivos superplastificantes (SP).
O método consiste na fixação da proporção do agregado graúdo em 50% (em
volume de sólidos) e do agregado miúdo em 40% (em volume de argamassa). O
ajuste da relação a/c e do aditivo superplastificante é conseguido experimentalmente
determinando a fluidez e a coesão da mistura com auxílio de ensaios no estado
fresco, por exemplo, os ensaios citados por Okamura, slump flow test e o V Funil. A
Figura 5 ilustra o método proposto por Okamura:
29
Figura 5 - Ilustração do método proposto por Okamur a, 1995 (Fonte: ALENCAR, 2008)
2.3.2 MÉTODO DE DOSAGEM PROPOSTO POR GOMES (2002)
O método proposto por Gomes (2002) foi constituído para dosagem de CAA
de alta resistência (CADAR). O método se fundamenta na proporção ótima do
esqueleto granular de agregados, equilibrando separadamente a composição da
pasta, com a determinação da dosagem ótima de superplastificante, variando a
quantidade de superplastificante e mantendo constantes as relações água/cimento e
filer/cimento, como também, a produção do concreto com a dosagem de
superplastificante igual à dosagem ótima da pasta. Este método caracteriza-se pela
separação do esqueleto granular e da pasta durante a dosagem. A Figura 6
apresenta as etapas do método proposto pelo autor acima.
30
Figura 6 - Fluxograma esquemático do método de Gome s (Fonte: GOMES, 2002)
Como já foi dito o método é bifásico, pois, o esqueleto granular e a pasta são
dosados separadamente, sendo misturados, apenas, nas etapas finais, como se
observa na Figura 6. Na primeira vertente do método, a pasta, é determinada a
relação a/c fixando como valor inicial a/c de 0,40 (valor superior) sendo
gradativamente diminuído para atingir a relação ótima e a dosagem do
superplastificante pelo ponto de saturação do aditivo superplatificante
(compatibilidade entre cimento e aditivo). Para a determinação da segunda vertente,
o esqueleto granular com mínimo de vazios, limita-se a dimensão máxima do
agregado graúdo em 20 mm.
31
2.3.3 MÉTODO DE DOSAGEM PROPOSTO POR TUTIKIAN E DAL MOLIN (2007)
Este método de dosagem é baseado nos métodos de dosagem para
concretos convencionais (CC) do IPT/EPUSP, proposto por Helene e Terzian (1992),
no método de dosagem para concreto auto-adensável proposto por Tutikian (2004) e
no método de proposto por O’Reilly (1992) para concreto de alto desempenho.
Portanto utiliza no seu processo conceitos do empacotamento máximo de O’Reilly
(1992), os conceitos de De Larrard (1999) apud Tutikian (2007) e os digramas de
dosagem do IPT/EPUSP.
Figura 7 - Estrutura do método de dosagem proposto por Tutikian (2007)
32
2.3.3.1 Definição dos materiais
O método pretende dosar o CAA com quaisquer matérias disponíveis, porém,
aconselha que a escolha dos materiais cumpra alguns requisitos para que o traço
seja tecnicamente viável. O método recomenda que a escolha dos agregados
privilegie os agregados arredondados e com menor DMC possível e que a faixa
granulométrica da mistura seja continua.
As matérias-primas do CAA, fundamentalmente, são as mesmas do CC, ou
seja, o cimento, agregado miúdo e graúdo, adição mineral (fino) e aditivo
superplastificante. Pode-se, ainda, lançar-mão de aditivos modificadores de
viscosidade (AMV).
2.3.3.2 Determinação do esqueleto granular
A função desta etapa e encontrar o menor índice de vazios para a mistura dos
agregados e adições através do ensaio de compacidade. Neste processo os
agregados são ensaiados dois-a-dois em ordem decrescente de dimensão máxima
característica, o ensaio continua até atingir o cimento, o único material que não é
ensaiado. Com respeito ao ensaio, as adições são tratadas como agregados e
sendo adições pozolânicas deve-se ensaiar antes da areia mais fina. A Quadro 1
ilustra o início do ensaio de compacidade para dois materiais A e B, sendo o material
B de maior granulometria usando a determinação da massa unitária compactada.
33
Quadro 1 - Determinação da massa unitária compactada de dois materiais A e B.
Fonte: Tutikian, 2007.
Nota-se que o percentual do material A decresce na mesma medida que o
percentual do B cresce, sendo a variação em intervalos de 10%. A variação pode ser
diminuída para que o ensaio tenha resultados mais precisos. Observa-se que a
maior massa unitária compactada corresponde 60% do material A e 40% do material
B com valor de 2.617 kg/m³.
Para dar prosseguimento com o ensaio é necessário que se determine a
massa específica da misturas de todas as proporções através da Equação 3. O
Quadro 2 apresenta os resultados das massas específica da mistura.
100
)%*()%*( BMespBAMespAMespAB
+= (eq. 3)
34
Quadro 2 - Determinação da massa específica dos dois materiais hipotéticos A e B
Fonte: Tutikian, 2007.
Com os resultados do Quadro 2 e com o auxílio da Equação 4 determinam-se
os índices de vazios para as todas as proporções, e assim, se encontra o esqueleto
granular a partir da proporção com o menor índice de vazios. O Quadro 3 apresenta
os índices de vazios com suas respectivas proporções de materiais.
100*MespAB
MunitABMespABV
−= (eq. 4)
35
Quadro 3 - Determinação dos índices de vazios dos materiais A e B
Fonte: Tutikian, 2007.
Para os materiais A e B, verificou-se que o teor ótimo da mistura é de 50% e
50%, respectivamente, apresentando um valor de vazios de 4,4%. Observou-se,
também, que a maior massa unitária foi na proporção 60%-40%, mostrando que se
deve sempre calcular os índices de vazios, porque, a massa unitária é necessária,
porém, não é suficiente para conclusões.
2.3.3.3 Determinação da relação água/cimento ou teor de superplastificante
As determinações da relação a/c e teor de superplastificante são realizados
antes das misturas dos materiais, a partir do traço intermediário. Pode-se, também,
determinar a relação a/c com a experiência de outros concretos similares, ou através
das Tabelas 6.1, 7.1 e 7.2 da NBR 6118 (ABNT, 2003). Porém, as tabelas só
mostram os valores máximos de a/c estes servirão de limites para os ajustes
experimentais.
Para se confirmar, experimentalmente, a relação a/c e o teor de
superplastificante, escolhe-se o traço intermediário para realizar a mistura de ajuste.
O superplastificante só é adicionado após a adição da água, com isso, para obter a
36
maior desempenho do SP é recomendado fixar o abatimento inicial sem aditivo para
o CC normalmente usado. Se não for possível alcançar o abatimento inicial sem o
SP, recomenda-se o uso de um plastificante e, assim, obter o máximo desempenho
do SP.
O concreto intermediário não será utilizado para a moldagem dos corpos-de-
prova e, conseqüentemente, para o desenho das curvas de dosagem e
desempenho. Mesmo assim, deve-se realizar todos os ensaios de trabalhabilidade
previamente determinados, a fim de se ter certeza que o teor de aditivo está
realmente correto.
2.3.3.4 Mistura dos traços ricos, intermediários e pobres
Neste item, misturam-se, no mínimo, três traços para a determinação das
equações de comportamentos e coeficientes de correlação, para conseqüentemente
confecção das curvas de dosagem e de desempenho. É importante destacar que o
teor de argamassa seca de todos os pontos não será constante, o que possibilita
que os pontos sejam considerados da mesma família e possam ser plotados nos
mesmos gráficos.
O aditivo já está fixado, a única variável que falta determinar é a relação a/c.
Em acordo ao método água será o último elemento a ser dosado, pois ela regirá a
fluidez final da mistura.
Devem-se ser realizados os ensaios para se medir a trabalhabilidade dos
concretos, para a verificação de suas propriedades auto-adensante, como a fluidez,
a habilidade passante e a resistência à segregação. Os procedimentos dos ensaios
têm que ser concluídos o mais breve possível, visto que as propriedades no estado
fresco se modificam com o passar do tempo, ainda mais levando em consideração a
rápido efeito do aditivo. O último item é a moldagem do Cp’s para as avaliações do
concreto no estado endurecido.
37
2.3.3.5 Ensaios das propriedades mecânicas e de durabilidade nas idades
determinadas
Neste passo são realizados os ensaios no estado endurecido como os
mecânicos e os de durabilidade para dar parâmetros à curva de dosagem e de
desempenho.
2.3.3.6 Desenhos dos diagramas de dosagem e de desempenho
Além dos cálculos das equações de comportamento de todas as propriedades
estudadas devem ser determinados os coeficientes de determinação, que
expressam quão ajustadas estão as curvas e retas. A seguir, estão relacionadas as
Equações de comportamento, de número 5 até a 14, utilizado para determinar todas
as variáveis.
)( /2
1caK
Kfcj = (eq. 5)
caKKm /*43 += (eq. 6)
)/*(
1000
65 caKKC
+= (eq. 7)
38
)1(
)1(
m
af
+++=α (eq. 8)
87 * KCK +=α (eq. 9)
fpam ++= (eq. 10)
)/1( capafC
++++= γ
(eq. 11)
)/////1(
)100(
capaf
arC
pafc ++++−=
γγγγ (eq. 12)
caCA /*= (eq. 13)
agcaCspSPCppCaaCffCcCCu $*/*$*%*$**$**$**$* +++++= (eq. 14)
Onde:
cjf = resistência à compressão axial, à idade j, em MPa;
ca / = relação água / cimento em massa, em Kg/Kg;
c = relação cimento / cimento em massa, em Kg/Kg;
39
f = relação fino / cimento em massa, Kg/Kg;
a = relação agregado miúdo seco / cimento em massa, em Kg/Kg;
p = relação agregado graúdo seco / cimento em massa, em Kg/Kg;
m = relação agregados secos / cimento em massa, em Kg/Kg;
α = teor de argamassa seca, em Kg/Kg;
81 KK K = constantes que dependem exclusivamente dos materiais (cimentos,
adições, agregados e aditivos);
C = consumo de cimento por metro cúbico de concreto adensado, em Kg/m³;
%SP = dosagem de aditivo superplastificante por metro cúbico de concreto
adensado, em Kg/m³;
γ = massa específica do concreto, medido no canteiro em Kg/m³;
cγ = massa específica do cimento, em Kg/dm³;
fγ = massa específica dos finos não pozolânicos, em Kg/dm³;
aγ = massa específica do agregado miúdo, em Kg/dm³;
pγ = massa específica do agregado graúdo, em Kg/dm³;
ar = teor de ar incorporado e/ou aprisionado por metro cúbico, em dm³/m³;
A = consumo de água potável por metro cúbico de concreto adensado, em Kg/m³;
Cu = custo do concreto por metro cúbico;
40
c$ = custo do Kg de cimento;
f$ = custo do Kg de material fino;
a$ = custo do Kg de agregado miúdo;
p$ = custo do Kg de agregado graúdo;
sp$ = custo do Kg de aditivo superplastificante;
ag$ = custo do Kg da água potável.
O diagrama de dosagem consiste em relacionar a resistência à compressão
nas várias idades ensaiadas, com a relação a/c, no primeiro quadrante; a relação a/c
com a proporção 1:m, no segundo quadrante; e no terceiro, a proporção 1:m com o
custo e com o consumo de cimento por metro cúbico de concreto. Porém, vale
lembrar que nos métodos citados, o teor de argamassa seca era constante para toda
a família, o que não ocorre mais. Assim foi necessário acrescentar o quarto
quadrante no diagrama de dosagem, relacionando o teor de argamassa seca (que
divide o eixo ‘y’ positivo com a resistência à compressão) com o consumo de
cimento. A Figura 8 ilustra um exemplo do diagrama de dosagem.
41
Figura 8 - Exemplo do diagrama de dosagem com α variando (Fonte: Tutikian, 2007)
O diagrama de desempenho consiste em relacionar a resistência à
compressão com propriedades de durabilidade ou até mecânicas dos concretos,
podendo ser absorção total de água ou por capilaridade, penetração de íons
cloretos, carbonatação, módulo de elasticidade, velocidade da onda ultra-sônica,
resistência à tração e outros. Apenas devem-se escolher ensaios que não estejam
representados no diagrama de dosagem. Geralmente, estes ensaios são
relacionados com a resistência à compressão, que é a propriedade do concreto mais
utilizado, porém certamente ocorrerão quadrantes no diagrama de dosagem em que
os ensaios se correlacionam apenas entre si, sendo necessário determinar as
equações de comportamento para cada caso. A Figura 9 apresenta um exemplo de
curva de desempenho.
42
Figura 9 - Exemplo de diagrama de desempenho (Fonte : Tutikian, 2007)
43
3 PROGRAMA EXPERIMENTAL
O programa experimental do presente trabalho foi elaborado visando à
produção de concretos aerados a partir da matriz de concretos auto-adensáveis.
Avaliou-se a influência da incorporação de ar na mistura através do comportamento
reológico e mecânico. Neste contexto, decidiu-se pela utilização de um
superplastificante de terceira geração com a finalidade de fornecer fluidez aos
concretos e principalmente do incorporador de ar. Também, foi adicionada adição
mineral, visando garantir propriedades mecânicas.
Nessa direção, foram caracterizadas e produzidas três misturas auto-
adensáveis. A primeira dela é a mistura de referência, esta contem 10% de sílica
ativa (em massa), em relação ao cimento Portland. A segunda, além do acréscimo
de sílica ativa foi adicionado 1,0% (em massa) de incorporador de ar em relação aos
materiais cimentíceos (cimento e sílica ativa). E a terceira, e última mistura, além da
inserção da sílica ativa foi adicionado um percentual maior de 1,5% (em massa) de
incorporador de ar em relação aos materiais cimentíceos.
As características de auto-adensamento das misturas foram determinadas
através do ensaio de espalhamento de tronco de cone (slump flow test). As
propriedades mecânicas foram avaliadas através do ensaio de resistência à
compressão, que permite a obtenção das relações de percentual de ar incorporado e
a diminuição de resistência mecânica e, a propriedade física foi avaliada pelo ensaio
de absorção de água por imersão.
3.1 MATERIAIS UTILIZADOS NA COMPOSIÇÃO DO CAAA
3.1.1 Cimento
O cimento utilizado no trabalho foi o CPII-Z-32 (Cimento Portland Composto
com Pozolana) de acordo com a NBR 11578 (ABNT, 1991), cuja resistência é de 32
44
MPa e massa específica de 3150 kg/m³. Este cimento é encontrado com facilidade
no comércio da micro-região de Feira de Santana/BA.
3.1.2 Agregado miúdo
Os agregados miúdos utilizados no trabalho são de origem natural com
mineralogia quartzosa. A areia fina é oriunda do município de Alagoinhas/BA, que
atende tanto a região de Feira de Santana/BA quanto à região metropolitana de
Salvador/BA. Já a areia regular foi obtida no processo de cessamento na peneira 2,4
mm, aproveitando o material passante, da areia lavada proveniente do Rio
Paraguaçu/BA. A caracterização dos agregados foi feita a partir das seguintes
normais: NBR NM 248 para determinação da composição granulométrica, NBR 7251
para a determinação da massa unitária no estado solto e a NBR NM 52 para
determinação da massa específica.
3.1.3 Agregado graúdo
O agregado utilizado foi a pedra britada, com dimensão máxima característica
de 9,5 mm. Para caracterização do agregado graúdo foram utilizadas as mesmas
normas dos agregados miúdos com a exceção da NBR NM 53 (Agregado graúdo -
determinação da massa específica). A Tabela 3 apresenta o resumo da
caracterização dos agregados e na Tabela 4 é apresentada a composição
granulométrica dos agregados.
45
Tabela 3 - Caracterização dos agregados utilizados no CAAA.
Tabela 4 - Composição granulométrica dos agregados utilizados no CAAA
As curvas granulométricas que constam na Figura 10 são referentes aos
agregados miúdos e a Figuras 11 apresenta a curva do agregado graúdo.
46
0
20
40
60
80
100
2,401,200,600,300,150,00
Abertura das malhas (mm)
% re
tido
acum
ulad
o
Areia fina
Areia grossa
Figura 10 - Curvas granulométricas dos agregados mi údos
0
20
40
60
80
100
9,506,304,802,401,200,600,300,150,00
Abertura das malhas (mm)
% re
tido
acum
ulad
o
Brita
Figura 11 - Curva granulométrica do agregado graúdo
3.1.4 Sílica ativa
Usou-se a sílica ativa produzida pela ELKEM MICROSILICA como adição
com o intuito de promover resistência mecânica, coesão na mistura, resistência à
segregação e aumento de durabilidade do CAAA. As propriedades do material
constam no Quadro 4.
47
Quadro 4 - Propriedades da sílica ativa
3.1.5 Superplastificante
Como uma das propostas do trabalho é confeccionar um concreto com
elevada fluidez sem segregação e exsudação, foi necessário a utilização do
superplastificante de terceira geração à base de policarboxilatos, denominado
ADIMENT PREMIUM doado pela Vedacit Impermeabilizantes. O Quadro 5 apresenta
as propriedades do produto.
Quadro 5 - Propriedades do superplastificante ADIMENT PREMIUM
3.1.5.1 Ensaio de compatibilidade/ponto de saturação
O uso simultâneo de cimento e superplastificante tornam relevante a
realização do ensaio de compatibilidade e determinação do ponto de saturação do
SP em relação ao cimento.
O método utilizado para a verificação da compatibilidade entre cimento e
superplastificante foi o ensaio de escoamento pelo funil de Marsh (AITCIN, 2000). O
princípio do método consiste em se medir o tempo necessário para que 1 litro de
pasta escoe através de um funil de um dado diâmetro. As medições do tempo de
escoamento são feitas em intervalos de tempo pré-determinados (5, 30 e 60 min), de
modo a verificar variações das propriedades reológicas da pasta com o tempo,
48
observando se ocorre redução na fluidez da pasta com o tempo. A Figura 12
apresenta a imagem do ensaio de compatibilidade e ponto de saturação.
Figura 12 - Ensaio de compatibilidade e ponto de sa turação (Cone de Marsh) .
A compatibilidade e o ponto de saturação do material cimentíceo x
superplastificante são avaliados através da construção de curvas tempo de
escoamento x porcentagem de sólidos do material cimentíceo. Considera-se que
ocorre compatibilidade entre o cimento e o superplastificante quando os tempos de
escoamento analisados após o início da mistura, para um mesmo teor de sólidos de
aditivo, permanecem próximos.
O ponto de saturação é determinado a partir do momento em que a pasta não
apresenta redução significativa no tempo de escoamento. Qualquer adição de
superplastificante superior ao ponto de saturação, não influenciará significativamente
na dispersão das partículas de cimento.
A Figura 13 apresenta o comportamento da pasta contendo a mistura de
cimento Portland CPII- Z-32 e o superlastificante ADIMENT PREMIUM.
49
0
5
10
15
20
25
30
35
0,4 0,5 0,6 0,7
Teor de sólidos (%)
Tem
po d
e es
coam
ento
(s)
5 min
30 min
60 min
Figura 13 - Teor de sólidos x tempo de escoamento d a pasta
3.1.6 Incorporador de ar
O incorporador de ar utilizado foi o CEMIX AIR, também doado pela Vedacit
Impermeabilizantes. As principais propriedades do produto esta listadas no Quadro
6.
Quadro 6 - Principais propriedades do CEMIX AIR
3.1.7 Água
A água utilizada em todos os processos de confecção do CAAA foi oriunda do
abastecimento do Campus da Universidade Estadual de Feira de Santana (UEFS).
50
3.2 PRODUÇÃO DOS CONCRETOS E METODOLOGIAS DOS ENSAIOS
3.2.1 Dosagem do concreto auto-adensável aerado (CAAA)
A matriz de concreto auto-adensável foi dosada baseando-se no método de
dosagem de concreto auto-adensável de Tutikian e Dal Molin (2007). Como o
método propõe a confecção de concretos auto-adensáveis com quaisquer materiais
disponíveis, foram usados no trabalho materiais de fácil obtenção na região de Feira
de Santana/BA.
3.2.1.1 Esqueleto granular
Para se obter um melhor empacotamento granular, ou seja, um menor índice
de vazios, como pede o método de Tutikian e Dal Molin (2007), foi inicialmente a
determinação da massa unitária compactada da mistura 1 contendo brita de 9,5 mm
e areia grossa de 2,4 mm. Para o ensaio de massa unitária compactada foi usado
como recipiente cilíndrico, o molde de corpo-de-prova com diâmetro interno de 10
cm por 20 cm de altura. As dimensões estão de acordo com o que a NBR 7810
preconiza: para evitar o efeito container (De Larrard, 1999 apud Tutikian, 2008) o
recipiente deve ter diâmetro, pelo menos, 5 vezes maior que o maior diâmetro médio
das partículas. A Tabela 5 lista os resultados da massa unitária compactada da
mistura 1.
51
Tabela 5 - Determinação da massa unitária compactada da mistura 1
Observa-se que a proporção que apresentou maior massa unitária
compactada, 1,75 kg/dm³, foi a proporção 50% da brita 9,5 mm e 50% da areia
regular 2,36 mm, ambos em massa. A partir dos resultados de massa unitária,
calculou-se a massa específica da mistura através da Equação 3. Os resultados
deste parâmetro estão apresentados na Tabela 6.
100
)%*()%*( BMespBAMespAMespAB
+= (eq. 3)
52
Tabela 6 - Determinação da massa específica da mistura 1
Para o calculo do índice de vazios utiliza-se a Equação 4. Na Tabela 7
constam os índices de vazios, massas unitárias e específicas da mistura 1.
100*MespAB
MunitABMespABV
−= (eq. 4)
Tabela 7 - Determinação do menor índices de vazios da mistura 1
53
Como mostra a Tabela 7, a proporção que apresenta o menor índice de
vazios é a de 50% de brita 9,5 mm e 50% de areia 2,36 mm (50%-50%), mesma
proporção apresentada pela massa unitária e pela massa específica. Portanto a
proporção que continuará o ensaio é a de 50% para ambos os materiais. Dando
prosseguimento, à determinação do esqueleto granular, a areia fina 1,18 mm será
inserida ao sistema (50%-50%), sendo denominada mistura 2 como mostra a Tabela
8.
Tabela 8 - Determinação da massa unitária compactada da mistura 2
Observa-se que a proporção da mistura 2 que apresenta a maior massa
unitária compactada é a 70% da mistura 1 (50%-50%) e 30% da areia fina 1,18 mm
com 1,93 kg/dm³. Com este resultado foi calculados a massa específica e o índice
de vazios por proporção da mistura 2. Os resultados obtidos para estes parâmetros
encontram-se na Tabelas 9 e 10, respectivamente.
54
Tabela 9 - Determinação da massa específica da mistura 2
Verifica-se que a proporção 70% e 30%, foi também, para a maior massa
específica da mistura 2 com 2,53 kg/dm³.
Tabela 10 - Determinação do menor índices de vazios da mistura 2
Pode-se dizer, portanto, que comportamento da mistura 2 foi semelhante ao
da mistura 1, pois, a proporção de maior massa unitária compactada, maior massa
específica e menor índices de vazios foram os mesmos, ou seja, 70% da mistura 1
(50%-50%) e 30% da areia fina 1,18 mm. Portanto, de acordo com o método de
Tutikian e Dal Molin (2007) as proporções dos agregados finais são 30% de areia
fina (1,18 mm), 35% de areia regular (2,36 mm) e 35% de brita (9,5 mm).
55
3.2.1.2 Dosagem do CAAA
A partir da definição das proporções entre os agregados que garante a
coesão da mistura foram calculados vários traços variando o teor de argamassa
seca para obtenção do traço de referência, como mostra a Tabela 11. Sendo, α =
teor de argamassa seca, m = família do concreto, C = cimento, a1 = areia fina (1,18
mm), a2 = areia regular (2,36 mm) e P = brita (9,5 mm). A sílica ativa foi adicionada
na proporção de 10% sobre a massa do cimento Portland.
Tabela 11 - Traço a partir da variação do teor de argamassa seca
As misturas tiveram início pelo α = 50% e gradativamente foram adicionados
materiais até alcançar os teores acima. Para isto, Foram feitas as seguintes
verificações para adição de material, a análise táctil-visual de envolvimento do
agregado graúdo pela argamassa e da fluidez da mistura, acabamento da superfície
quando submetida à colher de pedreiro e o ensaio de espalhamento com tronco de
cone (slump flow test). Resultando no traço de referência 1:1,54:0,96:1,50, x = 0,47
56
e S.P. = 0,57% teor de sólidos (sobre a massa dos materiais cimentíceos). A Tabela
12 apresenta o consumo de por metro cúbico de concreto para as três misturas.
Tabela 12 - Consumo de materiais por metro cúbico de concreto
3.2.2 Metodologias dos ensaios
3.2.2.1 Slump flow test
Depois de diversas misturas, observações e ensaios foram determinados as
quantidades de materiais que atende a coesão e a fluidez exigida para caracterizar-
se como concreto auto-adensável, ou seja, inexistência de segregação e exsudação
e no ensaio de espalhamento apresentar diâmetro médio maior ou igual a 550 mm.
O critério do espalhamento é normalizado pela ASTM C 1611/C 1611M que
especifica para seu menor nível (SF1), o intervalo 550 a 650 mm. A Figura 14 exibe
o resultado do traço de referência para este ensaio.
57
Figura 14 - Resultado do slump-flow do traço de ref erência
O traço de referência que atendeu as exigências apresentou diâmetro médio
igual 640 mm e, como se observa na Figura 14 uma mistura coesa e sem
exsudação. Determinado o traço de referência misturaram-se mais dois traços
ambos com as mesmas massas que o de referência, porém, com os acréscimos
percentuais de incorporador de ar (IAR). O primeiro traço com IAR contém 1,0%
sobre a massa de materiais cimentíceos e o segundo com 1,5%, também, sobre a
massa dos cimentantes. As Figuras 15 e a Figura 16 exibem os resultados do
slump-flow para os traços contendo 1,0% de IAR e o de 1,5% de IAR
respectivamente.
58
Figura 15 - Ensaio slump-flow para o traço de 1,0% de IAR
Figura 16 - Ensaio slump-flow para o traço de 1,5% de IAR
59
Observa-se que a incorporação do aditivo incorporador de ar influenciou
positivamente na fluidez da mistura nos dois traços aumentando o diâmetro médio,
entretanto, não o deixou segregado nem colaborou para a exsudação das misturas.
3.2.2.2 Resistência à compressão
Para este ensaio foram moldados quatro corpos-de-prova (Cp’s) cilíndricos
para cada mistura, totalizando 12 corpos-de-prova, de 20 cm de altura e 10 cm de
diâmetro. Os corpos-de-prova foram moldados sem nenhum tipo de adensamento,
além, o do executado pelo seu próprio peso e pela sua reologia. A cura foi realizada
ao ar livre nas primeiras 24 horas, e após a desmoldagem os Cp’s foram curados na
câmara úmida, onde permaneceram até sua ruptura aos 28 dias. Os rompimentos
dos Cp’s foram realizados de acordo com o que preconiza a NBR 5739 (ABNT,
1994) em uma prensa hidráulica usando velocidade da carga de 500 kg/s. As
Figuras 17(a) a 17(d) ilustram o desenvolvimento do ensaio.
(a) (b)
60
(c) (d)
Figura 17 - Prensa hidráulica utilizada no ensaio ( a); corpos-de-prova para rompimento (REF,
1,0% e 1,5% da esquerda para direita) (b); rompimen to dos Cp’s (c); e observação do tipo de
ruptura dos Cp’s (d).
3.2.2.3 Absorção por imersão em água
Para este ensaio, foram moldados 3 corpos-de-prova para cada mistura,
totalizando 9 Cp’s, sendo ensaiados aos 28 dias e foram moldados, como no ensaio
para compressão axial, sem nenhum tipo de tipo de adensamento, além, do
executado pelo seu peso próprio e pela sua reologia. O ensaio de absorção por
imersão em água foi realizado como preconiza a norma NBR 9778 (ABNT, 2005)
proporcionando os seguintes parâmetros: massa específica, absorção e índices de
vazios do CAAA.
Como especifica a norma, os Cp’s, inicialmente, foram secos em estufa, como
mostra a Figura 18(a), durante um período de 72 h com temperatura de 100ºC
( Cº5± ), que em seguida foram pesados para determinar sua massa seca (ms).
Concluída a primeira etapa, os Cp’s foram imersos em água parada durante 72 h
ininterruptos, posteriormente, pesadas em uma balança hidrostática, Figura 18(b) e
Figura 18(c), e por fim determinou-se a massa saturada seca (msat) dos Cp’s como
se observa na Figura 18(d).
61
(a) (b)
(c) (d)
Figura 18 - Estufa utilizada no ensaio (a); balança hidrostática (b); detalhe do ensaio com a
balança hidrostática (c); e pesagem da amostra satu rada superfície seca (d).
62
4 APRESENTAÇÃO E DISCUSSÕES DOS RESULTADOS
4.1 ENSAIO DE FLUIDEZ PELO SLUMP FLOW TEST
A Tabela 13 apresenta os resultados obtidos do ensaio do Slump flow test
para as três misturas.
Tabela 13 - Resultados do ensaio de Slump flow test.
Observa-se o claro crescimento dos diâmetros médios com a inserção do
incorporador de ar; por exemplo, a mistura de referência (Ref.) apresentou diâmetro
médio (Dm) de 640 mm e a com 1,0% de IAR (1,0% IAR) apresentou Dm de 670
mm, logo, já a com 1,0% IAR teve um crescimento, porém, tímido sobre o Dm da
mistura Ref. de 30 mm (4,69%). Por outro lado, comparando-se as misturas 1,5%
IAR e a mistura Ref., a diferença dos Dm’s foi de 125 mm (19,53%). O resultado da
diferença entre as misturas Ref. e a 1,5% IAR foi significativa com aumento 125 mm
do Dm da mistura de referência, confirmando que o incorporador de ar também
auxilia na fluidez da mistura. A Figura 19 ilustra o comportamento da curva mistura x
Dm.
A Figura 19 exibe o aumento gradativo do espalhamento para as misturas.
Observa-se um salto de 95 mm no Dm da mistura 1,0% IAR para a de 1,5% IAR,
levando a concluir que à medida que se insere o IAR mais fluida ficará a mistura,
porém, haverá uma tendência, na mesma proporção, de segregar e de exsudar.
63
Figura 19 - Curva misturas x Dm.
Outro ponto a destacar é o fato do IAR colaborar com a fluidez da mistura
sem produzir a segregação e nem a exsudação, levando em consideração o fato das
três misturas já conterem o aditivo superplastificante
4.2 ENSAIO DE RESISTÊNCIA À COMPRESSÃO AXIAL
A Tabela 14 apresenta os resultados do ensaio de resistência à compressão
axial, aos 28 dias, e seus tratamentos estatísticos.
64
Tabela 14 - Resultados do ensaio de resistência à compressão axial
Nota-se que a mistura de referência (Ref.) exibiu valores de resistências
significativas, com fc médio de 38,81 MPa, desempenho já esperado, pois, foram
adicionado sílica ativa e o aditivo superplastificante, que mesmo com função
primordial de proporcionar fluidez a mistura, também, realizou seu papel de redutor
de água colaborando para o aumento da resistência mecânica dos concretos.
Quando se compara a mistura de referência com as misturas com inserção de
IAR, observa-se uma queda acentuada da resistência, pois, a redução percentual do
fcmédio da mistura 1,0% IAR e da 1,5% IAR com relação ao fcmédio da mistura de
Ref. são, respectivamente, 58,67% e 70,99%. A Figura 20 ilustra o comportamento
da curva mistura x fcmédio.
65
Figura 20 - Curva mistura x f cmédio .
A redução de resistência das misturas com IAR era esperada, porém, houve
uma redução exacerbada com mais de 50% com relação à mistura Ref. e as duas
misturas com IAR, como mostra a Figura 20. Uma possível explicação para este
comportamento seria. O aumento da quantidade de micro-bolhas e dos diâmetros
das mesmas, além do esperado ocasionando uma redução demasiada de
resistência à compressão axial.
66
4.3 ENSAIO DE ABSORÇÃO POR IMERSÃO EM ÁGUA
Os resultados do ensaio de absorção por imersão em água estão presentes
na Tabela 15.
Tabela 15 - Resultados do ensaio de absorção por imersão.
Observa-se na Tabela 15 que as médias da absorção de água das misturas
de referência e a mistura 1,0% de IAR não apresentam grande discrepância de
valores, o que não prevalece na comparação entre a mistura Ref. com a 1,5% IAR
que difere 9,11 pontos percentuais. Também, nota-se neste mesmo raciocínio que o
parâmetro, índices de vazios, exibe o mesmo comportamento da absorção de água,
ou seja, entre a Ref. e a 1,0% IAR não há grande diferença percentual, já a
comparação entre a Ref. e a 1,5% há um salto com mais de 12%.
Uma análise mais crítica dos valores dos índices de vazios permite inferir que
o valor obtido para o concreto com 1,0% de IAR é aparentemente pequeno, muito
67
próximo do alcançado para o concreto de referência, fato que pode indicar que tal
medida não relata a realidade.
Pode-se ilustrar o efeito da incorporação ar no concreto endurecido através
do gráfico da Figura 21 que mostra duas curvas a primeira, misturas x absorção de
água e a segunda, misturas x índices de vazios.
0,00
5,00
10,00
15,00
20,00
25,00
Ref. 1,0% IAR 1,5% IAR
Misturas
% d
e ar
Absorção de água
Índices de vazios
Figura 21 - Curva mistura x absorção de água e mist ura x índices de vazios
É constatado que, pelas curvas da Figura 21, nem todos os poros do concreto
estão conectados, visto que, os pontos da curva absorção apresentam valores
menores que seus respectivos na curva índices de vazios.
Pode ser feita uma correlação entre a resistência à compressão axial e os
índices de vazios das misturas pela Figura 22.
68
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
9,14 9,73 21,23
Índices de vazios (%)
Res
istê
ncia
à c
ompr
essã
o (M
Pa)
Figura 22 - Curva índices de vazios x resistência à compressão.
À medida que aumenta a quantidade de poros no concreto diminui a sua
resistência, portanto, fica explícito na Figura 22 a relação inversa entre a resistência
à compressão e o índice de vazios.
69
5 CONCLUSÃO
No que se referente ao ensaio Slump flow test, constatou-se uma melhora
significativa na trabalhabilidade do concreto auto-adensável (CAA) com a inserção
dos teores de aditivo incorporador de ar (IAR), preservando-se a resistência à
segregação e a inexistência de exsudação do concreto.
Com a inserção de 1,0% de IAR sobre a massa dos materiais cimentíceos
houve uma pequena, mas significativa melhoria na trabalhabilidade do concreto
alcançando um diâmetro médio de 670 mm; 30 mm a mais que o diâmetro médio da
mistura de referência que exibiu 640 mm. Já a mistura com inserção de 1,5% de
incorporador de ar, acarretou o aumento da trabalhabilidade aferida pelo slump flow
test foi mais clara apresentando um acréscimo de 125 mm sobre o diâmetro médio
da mistura de referência. Portanto, foi confirmado o auxílio prestado à
trabalhabilidade do IAR no CAAA, o que implica em uma redução do teor de
superplastificante para alcançar uma mesma trabalhabilidade.
No tocante ao ensaio de resistência à compressão axial, como já era de se
esperar, uma redução relevante na resistência foi constatada quando se incorpora a
mistura Ref. o IAR. A mistura de referência (Ref.) exibiu valores significativos de
resistência à compressão com fcmédio de 38,8 MPa, grande parte desta resistência
se deu pela ação da adição mineral sílica ativa que foi adicionada ao sistema.
Na análise do ensaio de resistência à compressão, agora, para as misturas
com IAR, se observou uma queda acentuada de resistência, A mistura com 1,0%
IAR registrou fcmédio de 16,0 MPa enquanto que a mistura de Ref. registrou fcmédio
de 38,80 MPa uma redução de 58,70, já a com 1,5% apresentou discrepância de
71% menor com relação a de referência.
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