ANÁLISE DA CONTRIBUIÇÃO DA ADIÇÃO DA SÍLICA ATIVA NA RESISTÊNCIA À COMPRESSÃO DE...

1 Micaela Seidenstucker Acadêmica de Engenharia Civil, da Universidade Paranaense, Campus Toledo. E-mail:[email protected] 2 Professor Orientador e Engenheiro Civil Cristiano Goulart, do curso de Engenharia Civil, da Universidade Paranaense, Campus Toledo. E-mail:[email protected]

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GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA CIVIL UNIVERSIDADE PARANAENSE, CAMPUS DE TOLEDO/PR

TRABALHO FINAL DE CURSO - TFC

ANÁLISE DA CONTRIBUIÇÃO DA ADIÇÃO DA SÍLICA ATIVA NA

RESISTÊNCIA À COMPRESSÃO DE CONCRETOS

Micaela Seidenstucker1

Professor Orientador e Engenheiro Civil Cristiano Goulart2

RESUMO

As metalúrgicas que produzem ferro fundido, silício metálico e ligas de ferro silício são as principais

geradoras dos subprodutos, dispondo milhões de toneladas de resíduos todos os anos. Esses subprodutos

são liberados diretamente ao meio ambiente, causando sérios problemas ambientais. Sendo assim,

procurou- se estudar a sílica ativa, um aditivo mineral. A fim de diminuir o desperdício desses resíduos

e cooperar com o meio ambiente, o objetivo desta pesquisa é analisar a contribuição da sílica ativa na

resistência à compressão de concretos. Foram confeccionados cento e vinte corpos de provas, sendo

trinta para cada traço com adições de 5%,10% e 15%, cujos moldes passaram pelo ensaio de compressão

aos 7,14 e 28 dias de idade. Após a coleta dos resultados, prosseguiu-se com a realização das análises

estatísticas pelos métodos de Chauvenet, ANOVA e Teste Tukey, onde foi possível analisar e concluir

que a utilização da SA em concretos é benéfica, pois a mesma altera as suas propriedades melhorando

e aumentando a resistência a compressão axial, diminuindo a porosidade e permeabilidade e,

consequentemente, produzindo concretos mais duráveis. Em relação ao custo benefício da utilização da

SA em concretos com altos índices de resistência, a mesma se torna uma ótima opção para a substituição

parcial do cimento Portland.

Palavras-chave: Concreto. Sílica ativa. Resistência a compressão.

ABSTRACT

The metallurgic which produce cast iron, metallic Silicon and iron Silicon alloys are the main generator

of byproduct, producing millions of tons of residue every year. These byproducts are released directly

to the environment, causing serious environmental problems. Therefore, it was necessary the study of

the silica fume, a mineral additive. In order to reduce the dissipation of this residue and cooperate with

the environment, the objective of this research is to analyze the contribution of silica fume on

compressive strength of concrete. It was manufactured 120 bodies of evidence, being 30 for each trace

with additions of 5%, 10% and 15%, whose casts passed through the compression test to 7, 14 and 28

days old. After collecting the results, the study continued with the realization of the statistical analysis

by methods of Chauvenet, ANOVA and Tukey Test, where it was possible to analyze and conclude that

the use of the SF in concretes is beneficial, because it changes its properties by improving and increasing

resistance to axial compression, decreasing the porosity and permeability, and consequently, producing

more durable concrete. In relation to the cost benefit of the use of SF in concretes with high rates of

resistance, it makes a great option for the replacement part of the Portland cement.

Keywords: Concrete. Silica fume. Resistance to compression.

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1 INTRODUÇÃO

O concreto, de acordo com Vieira et al (s.d), é um dos materiais mais utilizados na

construção civil. Sua conjugação com o aço e facilidade de ser moldado in loco, possibilita a

realização de várias estruturas esbeltas das mais variadas formas em diversos ambientes, como:

pontes, casas e edifícios de alvenaria, rodovias, plataformas, barragens de usinas hidrelétricas

e nucleares. Contudo, devido às solicitações mecânicas e o ambiente em que estão expostas,

essas devem ser projetadas e executadas para atender os requisitos mínimos de estabilidade,

funcionalidade e segurança.

Entretanto, o concreto traz alguns problemas relacionados à sua durabilidade - umas

das causas mais estudadas atualmente, segundo Medeiros (2013). Devido à preocupação com

sua vida útil e gastos para manutenção e recuperação de estruturas, busca-se melhorar suas

propriedades, tornando-as mais duráveis, resistentes e econômicas.

Devido a essa busca constante por melhorias, procurou-se estudar os “materiais

pozolânicos”, dedicando-se o trabalho a um estudo comparativo entre concretos com a adição

de sílica ativa (SA) e o concreto convencional.

Segundo Neville (2016), as pozolanas são materiais silicosos ou silicoaluminosos que

apresentam pequena ou nenhuma atividade cimentícia, porém, com a presença de umidade e a

sílica finamente moída em seu estado amorfa, sofre reação com o hidróxido de cálcio

produzindo os compostos cimentícios.

Os materiais pozolânicos podem ser definidos como:

Materiais pozolânicos são materiais silicosos ou silicoaluminosos que, por si só,

possuem pouca ou nenhuma atividade aglomerante, mas que, quando finamente

divididos e na presença da água, reagem com o hidróxido de cálcio à temperatura

ambiente para formar compostos com propriedades aglomerantes. ((ABNT) NBR

12.653:2012. p.1)

Conforme Petrucci (1998), as pozolonas podem ser classificadas em: pozolonas

naturais, que decorrem em jazidas e não requerem tratamento maior a não ser a moagem;

pozolonas artificiais, resultado da calcinação de rochas sedimentares (um exemplo é a queima

da casca de arroz) e as pozolonas volantes, que são oriundas da queima do carvão pulverizado

nas usinas termoelétricas.

Mehta e Monteiro (2014) classificam os materiais pozolânicos em naturais que consiste

em produzir uma pozolana a partir do processo de britagem, moagem e separação. E os

subprodutos provenientes das indústrias, que podem ou não requerer algum tratamento antes de

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serem utilizados.

De acordo com Moraes (2010), as pesquisas sobre as propriedades e vantagens dos

materiais pozolânicos iniciaram no final do século XVIII. O emprego das pozolanas nos

concretos, substituindo parcialmente o cimento, trouxe benefícios às suas propriedades tanto na

resistência à compressão, quanto na durabilidade, permeabilidade e porosidade. Porém, por

serem materiais escassos, pararam de ser utilizados até que se notou a sua presença nos

subprodutos industriais, dentre os quais destacamos a SA.

A SA é um material resultante de processos industriais, na qual se define:

A sílica ativa é um material decorrente do processo de produção do silício metálico

ou liga de ferro silício 75% em fornos, onde, durante o processo, é gerado um gás SiO,

que ao sair do forno, oxida-se formando partículas de SiO2, que são captados por

sistemas de filtros coletores; esse material constitui um tipo de pozolana formada

essencialmente por partículas esféricas com diâmetros menores que 10−6m de sílica

no estado amorfo. (ABNT NBR 13.956-1(2012) p.2)

A SA é um material cimentício oriundo da produção de silício ou ligas de ferrosilício.

Sua formação se dá a partir de quartzo com alto grau de pureza e carvão em forno elétrico a

arco submerso. O dióxido de silício é liberado em seu estado gasoso, sofre oxidação e se

condensa em partículas sílica vítrea em que é altamente reativa. Esta, por ser extremamente

fina, acelera a reação com o hidróxido de cálcio provocado pela hidratação do cimento Portland.

(Neville, 2016).

Neville (2016) afirma que a utilização da SA em concretos de cimento Portland

proporciona benefícios às suas propriedades, como resistência inicial elevada, diminuição da

porosidade e redução, ou até mesmo inexistência da exsudação, devido à sua elevada finura.

Sobre a utilização das pozolanas, pode-se ter como referência o conceito:

A utilização de pozolanas como sílica ativa nos concretos de cimento Portland tem

apresentado inúmeros benefícios às propriedades do concreto, tanto em relação à sua

reologia no estado fresco e, principalmente, ao comportamento mecânico e de

durabilidade no estado endurecido. A incorporação da sílica ativa promove uma

diminuição da porosidade e torna a microestrutura do concreto mais densa e compacta,

resultando em um material com desempenho superior ao concreto convencional.

(VIEIRA, et al (s.d) p.2)

As metalúrgicas com altos fornos que produzem o ferro fundido, silício metálico e ligas

de ferro silício são as principais geradoras dos subprodutos. Essa atividade produz milhões de

toneladas de resíduos todos os anos e, lançá-los em aterros e córregos, resultaria em desperdício

de material, desencadeando sérios problemas ambientais. Nesta perspectiva, aproveitar o

potencial pozolânico destes subprodutos na construção civil, como a SA, um aditivo mineral,

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resultaria em uma considerável economia de energia e de custo. (Mehta; Monteiro, 2014).

Sendo assim, o presente artigo tem como objetivo, analisar a contribuição da adição da

SA na resistência à compressão de concretos, na qual serão realizados corpos de provas com

adições de proporções de 5%,10% e 15%, comparando-as ao concreto convencional.

Determinar que a aplicação da SA torna as estruturas de concreto mais duráveis e, com o

aproveitamento da SA, estaremos consequentemente contribuindo ao meio ambiente.

2 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA

2.1 CONCRETO

O concreto convencional, conforme Petrucci (1998), é um material constituído por um

aglomerante (geralmente o cimento Portland), agregado miúdo, agregado graúdo e água que,

quando recém misturados, devem oferecer condições de plasticidade, porém, tem-se outros

aditivos que, quando adicionados a ele, melhoram as propriedades especiais do conjunto.

De acordo com Mehta e Monteiro (2014), o concreto é um material compósito

constituído por cimento hidráulico, agregado e água. Essa mistura pode conter ainda adições

como os aditivos químicos, redutores de água, incorporadores de ar e os minerais.

À união cimento mais água, dá-se o nome de pasta que, adicionando o agregado miúdo,

obtemos a argamassa, e consideramos o concreto após a adição do agregado graúdo. A pasta

propriamente dita, tem a função de envolver os agregados, preenchendo os vazios e aglutiná-

los no concreto endurecido, enquanto os agregados contribuem nos esforços solicitantes,

desgastes, ação de intempéries e reduz o custo. (Petrucci, 1998).

2.1.1 Aglomerante

Os aglomerantes se classificam quanto à sua resistência à exposição prolongada à água,

sendo eles: hidráulicos (resistentes à água e endurecem mesmo sob a ação dela, exemplo

cimento Portland) e aéreos (endurecem pela ação química do 𝐶𝑂2, exemplo cal aérea).

(FREIRE; BERALDO, 2003.p. 149,150).

Mehta e Monteiro (2014) dividem os aglomerantes em hidráulicos ou aéreos. Os

hidráulicos constituem-se de cimentos que não só endurecem em contato com a água, mas

também formam um produto resistente a ela; os aéreos são resultantes da calcinação da gipsita

ou carbonatos de cálcio, na qual os produtos de hidratação não são resistentes à água.

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2.1.1.1 Cimento Portland

O cimento é um aglomerante com propriedades adesivas e coesivas, capaz de unificar

fragmentos minerais em uma pasta compacta. (NEVILLE, 2016).

Em conformidade com Patton (1978), os cimentos são materiais aglomerantes que se

dividem em orgânicos e inorgânicos (cimento Portland). Esses, por sua vez, têm a função de

cobrir a superfície dos agregados formando uma massa monolítica.

De acordo com os conceitos estudados o cimento Portland, pode ser obtido da seguinte

forma:

Os cimentos tipo Portland são obtidos através da calcinação, a temperaturas próximas

dos 1.500 °C, de uma mistura bem proporcionada de calcário (carbonato de cálcio) e

argilas (silicatos de alumínio e ferro), assim como de uma certa quantidade de gipsita

(gesso com grau de finura elevado), material controlador da pega, e, eventualmente,

de substâncias ricas com sílica, alumina ou ferro. (SOUZA, 1998. p.85).

De acordo com Neville (2016), o cimento possui quatro elementos principais em sua

composição, sendo eles: silicato tricálcico (𝐶3𝑆), silicato dicálcico (𝐶2𝑆), aluminato tricálcico

(𝐶3𝐴) e o ferroaluminato tetracálcico (𝐶4𝐴𝐹). Apresenta também, em menores quantidades,

componentes secundários como: óxido de magnésio (𝑀𝑔𝑂), óxido de manganês (𝑀𝑛2 𝑂3),

dióxido de titânio (𝑇𝑖 𝑂2), óxido de potássio (𝐾2𝑂) e óxido de sódio (𝑁𝑎2𝑂).

2.1.1.2 Sílica ativa (SA)

Considerada uma adição mineral, a SA é um subproduto proveniente da indústria

ferrosilício e silício metálico, em que o quartzo é reduzido pelo carbono em elevadas

temperaturas. (CARMO; PORTELLA, 2008).

No decorrer do seu processo industrial de redução do quartzo em silício, em altíssimas

temperaturas, é gerado um gás (𝑆𝑖𝑂) que, ao sair do forno, oxida-se e condensa-se formando

partículas muito finas de sílica amorfa (𝑆𝑖𝑂2), que estas, por sua vez, são captadas por filtros

de manga, armazenadas e embaladas como mostra a Figura 1. (Moraes, 2010).

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Figura1: Processo de fabricação da sílica ativa

Fonte: Tecnosil, (2014) – Moraes (2010)

Como Souza (1998) afirma, a SA influencia no concreto, alterando suas características,

tanto no estado fresco, quanto no estado endurecido. Isso devido às suas características

pozolânicas e seu efeito microfíller. Sua adição em concretos varia entre 4% a 15% do peso do

cimento, de acordo com a aplicação que se deseja.

Comparados aos concretos comuns, os concretos com SA apresentam as seguintes

vantagens:

Maiores resistências à compressão e tração; menor permeabilidade, porosidade e

absortividade; maiores resistências a abrasão e a erosão; maior resistência a ataques

químicos, como de sulfatos e de cloretos; maior aderência concreto novo - concreto

velho; menor índice de reflexão no concreto projetado. (SOUZA, 1998. p.99,100).

2.1.2 Agregados

Os agregados diferentes do cimento ocupam cerca de 60 a 80% do volume do concreto

e costuma ser visto como um material de enchimento inerte. Entretanto, ele pode exercer uma

grande influência sobre a resistência, estabilidade dimensional e durabilidade do concreto.

(Mehta; Monteiro, 2014).

Segundo La Serna (2013), os agregados são materiais granulares, sem forma e volume

definidos, com propriedades e dimensões especificados, como: a pedra britada, argilas, areias

naturais, o cascalho, produtos industriais dentre outros.

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La Serna (2013) ainda classifica os agregados em duas classes: os naturais que se

encontram na natureza (cascalho, areia) e os artificiais, produzidos por algum processo

industrial (pedras britadas, argilas expandidas, escórias de alto-forno e areias artificiais).

De acordo com a NBR 7.211:2009, os agregados podem ser divididos em: agregado

miúdo, que são aqueles cujos grãos passam pela peneira com abertura de malha de 4,75mm; e

o agregado graúdo, na qual os grãos passam por uma peneira com abertura de malha 75mm,

ficando retidos na peneira de 4,75mm.

2.1.3 Aditivos

De acordo com Andolfato (2002), os aditivos são materiais adicionados na mistura do

concreto com a função de alcançar propriedades necessárias, como: controle da pega, aumento

da plasticidade, redução do calor de hidratação e aumento da resistência.

Petrucci (1998) define aditivos como as substâncias adicionados ao concreto, com o

objetivo de reforçar ou melhorar algumas características, facilitando seu preparo e utilização.

Conforme a NBR 11.768:2011, os aditivos são produtos incorporados durante o

processo de preparação do concreto, contanto que esta adição não ultrapasse 5% da massa de

cimento. Sua utilização possibilita modificar propriedades do concreto tanto no estado fresco

como endurecido, sendo eles classificados como: plastificante, superplastificante tipo 1,

superplastificante tipo 2, acelerador de pega, retardador de pega, acelerador de resistência e

incorporador de ar.

Ao se utilizar um aditivo, os objetivos alcançados são:

Aumento da compacidade, redução da relação água-cimento, possibilitando o

acréscimo de resistência, melhoria da trabalhabilidade, diminuição da

higroscopicidade, melhoria da impermeabilidade, diminuição da retração, aumento da

durabilidade, melhoria do endurecimento nas concretagens em tempo frio, aptidão

para ser injetado, diminuição do tempo de desforma, preparo de concretos leves,

facilitar o manuseio de concretos com agregados leves, diminuição do calor de

hidratação e retardar ou acelerar a pega, entre outros. (FREIRE; BERALDO,

2003.p.209).

A substituição parcial do cimento Portland por adições minerais, sendo elas naturais ou

artificias, amenizam a porosidade alta no concreto, segundo Moraes (2010).

As adições minerais podem ser produzidas a partir de fontes naturais ou subprodutos

industriais, na qual consiste em materiais finamente moídos e que, na presença no concreto

fresco, altera seu comportamento reológico. Normalmente as adições minerais são mais

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utilizadas do que aditivos químicos, isto devido à redução de custos, dos benefícios ambientais

pela reciclagem de resíduos, pela melhor trabalhabilidade, resistência a fissuração térmica e ao

ataque de cloreto ou sulfato. (Mehta; Monteiro, 2014).

Segundo Moraes (2010), para a produção do cimento há uma grande emissão de dióxido

de carbono, CO2, na qual é liberado no meio ambiente. Com a utilização das adições minerais,

como materiais cimentícios suplementares, a demanda por cimento é reduzida. Muitas dessas

adições contêm elementos tóxicos ao meio ambiente e não seria nada favorável descartá-los em

aterros ou águas pluviais. Sendo assim, sua utilização não melhora apenas as propriedades do

concreto, mas também ajuda a diminuir os problemas ambientais enfrentados pelas indústrias.

Castro et al (2009) afirma que a associação de superplastificantes e adições minerais,

produzem um concreto de alta resistência, durabilidade e boa trabalhabilidade, na qual a

utilização dele com a SA possibilita um concreto de alta resistência à compressão.

Segundo Bastos (2016), o uso da SA, quando substituído parcialmente o cimento no

concreto, é aperfeiçoado pelo uso de aditivos, como os superplastificantes, uma vez que esta

pozolona exige uma demanda considerável de água para atingir a sua trabalhabilidade. Bastos

(2016) ainda garante que o uso de superplastificante proporciona uma redução na relação

água/aglomerante, contribuindo na durabilidade e consequentemente reduzindo manutenções

inesperadas.

2.1.4 Água

A relação água/cimento, utilizada na produção do concreto, é fundamental para

determinar a sua resistência final. Abrams foi quem reconheceu essa relação; demostrou que a

resistência do concreto depende das propriedades da pasta endurecida em seu trabalho

publicado em 1919, de acordo com o Gráfico 1. (MORAES, 2010).

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Gráfico 1: Gráfico da curva de Abrams

Fonte: Curva de Abrams (ABCP, 2000)

De acordo com Mehta e Monteiro (2014), quando um cimento é hidratado, seus

componentes reagem com a água para adquirir estados estáveis de baixa energia. Nesse

processo ocorre a reação exotérmica em que a hidratação libera energia em forma de calor.

Neville (2016) afirma que o concreto possui alguns aspectos físicos como pega e o

endurecimento - o termo pega é utilizado para descrever o enrijecimento da pasta de cimento

que se resume na mudança de estado, de fluído para rígido, enquanto o endurecimento se

relaciona ao ganho de resistência da pasta que ocorre após a pega.

3 METODOLOGIA

O trabalho embasou-se a partir de referências bibliográficas e pesquisas experimentais

e exploratórias. De acordo com Prodanov; Freitas (2013), a pesquisa experimental é muito

utilizada nas ciências tecnológicas, devido à manipulação direta das variáveis relacionadas com

o objeto de estudo. Para tanto, é necessária a utilização de um local apropriado, aparelhos e

instrumentos de precisão, de modo a comprovar suas causas e efeitos. Já a pesquisa

exploratória, se caracteriza pelo seu planejamento flexível; é a fase preliminar do objeto

investigado, na qual possibilita a delimitação do tema e levantamento de hipóteses.

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Como o trabalho busca uma análise comparativa entre o concreto convencional e o

concreto com adição de SA, desenvolveu-se um traço em massa com Fck 25 MPa por meio do

método do ABCP com teor de argamassa de 55%. O traço base ficou expresso da seguinte

forma:

1:2:2,5:0,5

Para os concretos com adição mineral, a porcentagem estabelecida será 5%, 10% e 15%

da massa total de cimento que, segundo Neville (2016), uma adição inferior a 5% não resultaria

em elevada resistência, devido à adição ser insuficiente para propiciar o fortalecimento da

interface e dosagens superiores a 15%, acabariam em menores ganhos de resistência.

Para o concreto convencional sem adição de SA, fixou-se a relação água/aglomerante

conforme o traço sem fazer o uso de superplastificante. Entretanto, para os demais traços com

adição de SA, careceu a utilização de aditivo superplastificante para atribuir uma certa

consistência ao concreto, reduzindo assim a relação água/aglomerante e possibilitando uma

maior resistência à compressão, conforme o Gráfico 2.

Gráfico 2: Resistência à compressão em relação água/aglomerante

Fonte: O autor, 2018

Estabelecido o traço base, a relação água/aglomerante e determinado as porcentagens

de adição, a pesquisa experimental se desenvolveu no laboratório de Estruturas da Universidade

Paranaense na cidade de Toledo/PR. Os materiais utilizados para a pesquisa estão expostos no

Quadro 1.

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Quadro 1 – Materiais utilizados

MATERIAIS CLASSIFICAÇÃO

Aglomerante principal Cimento Portland (CP II-Z-32)

Aglomerante secundário Sílica ativa (SA)

Agregado miúdo Areia média

Agregado graúdo Brita 1

Amassamento principal Água potável

Amassamento secundário Superplastificante (FORT FLOW)


Os corpos de prova adotados segundo a NBR 5.738:2003/Emd.1:2008, foram os

cilíndricos com diâmetro de 100mm e altura 200mm. O adensamento aconteceu de forma

manual com haste e para a preparação do concreto se utilizou a betoneira. Durante as primeiras

24 horas, esses permaneceram armazenados em locais protegidos contra intempéries e cobertos

por material não reativo e absorvente. Após as 24 horas da moldagem, deu início ao processo

de desmoldagem e identificação, nas quais os corpos de prova foram imersos em solução

saturada de hidróxido de cálcio (cal hidratada) até a idade de rompimento.

Para cada um dos quatro traços foram confeccionados dez corpos de prova conforme o

Quadro 2, sendo que, segundo Vanderlei (2004), é ideal que o ensaio de compressão axial

ocorra em 7,14 e 28 dias de idade, seguindo os critérios de rompimento da NBR 5.739:2007.

Quadro 2 – Classificação das amostras

DIAS DE IDADE 0% 5% SA 10% SA 15% SA

7 10 10 10 10

14 10 10 10 10

28 10 10 10 10

TOTAL 30 30 30 30


Para a realização do ensaio de compressão axial, foram retirados da solução saturada 40

corpos de prova para cada data de rompimento, totalizando 120 corpos de prova. Os mesmos

passaram pela retífica para regularização da superfície superior e inferior, conforme demostrado

na Figura 2.

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Figura 2: Corpo de prova após regularização da superfície


Obedecendo aos critérios da NBR 5.739:2007, realizou-se o ensaio de compressão axial

com a utilização da prensa; essa exerceu uma força vertical sobre o corpo de prova até seu

rompimento. Com o processo realizado em suas determinadas idades, se obteve os resultados

necessários para a formulação dos resultados e conclusões.

4 RESULTADOS E CONCLUSÕES

Após o levantamento dos dados de todos os corpos de prova confeccionados, iniciou-se

uma avaliação crítica a partir da análise estatística, onde serão demostradas as médias de

resistência à compressão, o desvio padrão e o nível de significância entre as amostras.

O primeiro procedimento adotado foi o critério de Chauvenet que, segundo Callegaro

(2014), consiste em um método estatístico desenvolvido para a detecção de outliers das

amostras. De acordo com o método, é necessário fazer uma relação em que a resistência

subtraída pela média das amostras e o resultado dividido pelo desvio padrão, nos dê um valor

máximo, este é comparado com a Quadro 3 de Chauvenet (em anexo) onde procedemos com a

aceitação ou rejeição das amostras. O Quadro 4 ilustra o número de aceitação das amostras de

acordo com cada traço, número de corpos de prova e idade de rompimento.

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Quadro 4 – Número de aceitação das amostras

IDADE 0% 5% SA 10% AS 15% AS

7 10 10 10 10

14 10 9 9 10

28 10 10 10 10


Os Quadros 5, 6 e 7 ilustram os resultados das médias de resistência à compressão axial

dos corpos de prova aceitos e o desvio padrão. Esses nos seus respectivos dias de idade de

rompimento.

Quadro 5 – Resistência a compressão axial – 7 dias de idade

AMOSTRA 0% 5% SA 10% SA 15% SA

Média de resistência

(MPa) 15,82 24,13 20,74 18,28

Desvio padrão 2,55 2,11 1,25 3,05


Analisando as médias de resistência do Quadro 5 aos sete dias de idade e, comparando

o concreto convencional com os concretos com adição, foi averiguado que com a concentração

de 5% de SA, houve um aumento de 52,5% de resistência em relação à amostra de 0%. Logo a

adição de 10% de SA proporcionou cerca de 31,09% de aumento de resistência, enquanto a

concentração de 15% trouxe um aumento de 15,55%.

A demonstração das médias de resistência a compressão dos corpos de prova ensaiados

aos 7 dias de idade, está exposta no Gráfico 3.

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Gráfico 3: Gráfico das médias de resistências aos 7 dias de idade


Quadro 6 – Resistência à compressão axial – 14 dias de idade

AMOSTRA 0% 5% SA 10% SA 15% AS


(MPa) 25,03 33,67 33,84 30,77

Desvio padrão 3,32 2,44 2,32 3,70


Observando as médias de resistência a compressão axial aos 14 dias de idade e

confrontando novamente o concreto convencional com os concretos com SA, é possível avaliar

que o concreto com adição de 5% de SA ocasionou um aumento de 34,52% de resistência. O

concreto com concentração de 10% resultou em 35,20% de aumento, enquanto a adição de 15%

produziu um aumento de 22,93%. As médias de resistência a compressão aos 14 dias de idade

podem ser averiguadas no Gráfico 4.

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Quadro 7 – Resistência à compressão axial – 28 dias de idade

AMOSTRA 0% 5% SA 10% SA 15% AS


(MPa) 29,99 39,72 37,29 33,90

Desvio padrão 2,20 0,37 3,28 4,46


Considerando as médias de resistência à compressão axial aos 28 dias de idade e,

equiparando novamente o concreto convencional com os concretos com adição de SA, é

possível analisar que o concreto com adição de 5% provocou um aumento de resistência em

torno de 32,44%. O concreto com adição de 10% de SA trouxe um aumento de 24,34%,

enquanto a concentração de 15% produziu um aumento de 13,04%. As médias de resistência à

compressão aos 28 dias de idade podem ser apuradas no Gráfico 5.

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Ainda confrontando os resultados das amostras, utilizar-se á a análise de variância, mais

conhecida como ANOVA que, segundo Silva et al (2011), consiste em uma técnica que realiza

a comparação das médias para duas ou mais variáveis, baseado em um conjunto de variáveis

independentes que busca avaliar se há diferenças entre os grupos apurados.

Pelo fato da ANOVA informar apenas se há diferença significativa a um nível de

significância estabelecido (5%), e não disponibilizar quais os grupos que sofrem essa alteração,

será necessário realizar o Teste Tukey após a medição da análise de variância.

De acordo com Sousa et al (2012), o Teste Tukey detém um grande controle da taxa de

ocorrência de erros sobre a distribuição normal em que, quando aplicado corretamente, fornece

especificadamente quais amostras diferem entre si ou não, estatisticamente.

Realizada a conferência dos resultados das amostras pelos métodos aplicados, foi

possível constatar se houve diferença significativa entre o concreto convencional, comparados

aos concretos com adições de SA. Considerando os resultados em relação à idade das amostras,

obtemos as seguintes informações:

• 7 dias de idade: Comparando o concreto convencional com o concreto com adição

de 5% e 10%, houve diferenças significativas. Entretanto, o concreto com adição de

15% não apresentou diferenças comparado ao concreto convencional.

• 14 dias de idade: Verificou-se que o concreto convencional comparado ao concreto

com adição de 5%, 10% e 15%, resultou em diferenças significativas.

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• 28 dias de idade: Confrontando o concreto convencional com o concreto com

adições de 5%, 10% e 15% de SA, certificou-se que houve diferenças significativas.

Os concretos com adição de SA que apresentaram diferença significativa para os 7, 14

e 28 dias de idade, sempre indicaram maior resistência comparados ao concreto convencional,

conforme apresentado no Gráfico 6.

Gráfico 6: Gráfico das médias das resistências em relação aos dias de idade.


Desta forma, a pesquisa se enquadra de acordo com Mehta; Monteiro, Moraes e Neville,

em que ambos concordam que a utilização parcial da SA em concretos pode proporcionar

melhoras às suas propriedades, como: aumento da resistência a compressão axial, aumento da

durabilidade, diminuição da porosidade e permeabilidade.

5 CONCLUSÃO

A pesquisa experimental e exploratória realizada teve como objetivo analisar a

contribuição da adição da SA na resistência à compressão de concretos, comparando-os ao

concreto convencional. Dos resultados obtidos durante o desenvolvimento, conclui-se que a

utilização da SA como aglomerante suplementar, proporcionou melhoras às propriedades do

concreto endurecido, aumentando a sua resistência à compressão axial e comprovando os

efeitos positivos na fabricação de concretos.

18

De modo geral, as adições de 5%, 10% e 15% proporcionaram grandes benefícios ao

concreto. Contudo, é notório que a utilização de 5% se destacou diante das demais, logo nos 7

dias de idade com um aumento de 52,5% comparado ao concreto convencional. Isto ocorreu

devido à concentração adicionada ao concreto produzir dois efeitos positivos: o químico e

físico. O químico ocorre no momento que se faz a adição desta pozolana no concreto, a mesma

sofre reação com o hidróxido de cálcio, formando mais silicato de cálcio hidratado e

aumentando a resistência mecânica do concreto, dado que o silicato de cálcio hidratado é mais

resistente aos agentes agressivos, esse aumenta a resistência química do concreto. O efeito

físico ou microfiler se dá devido à SA ser em torno de 100 a 150 vezes mais fina que o cimento.

Ela preenche os espaços vazios da zona de transição agregados/pasta, tornando-o mais

impermeável, reduzindo assim o número e tamanho dos poros capilares e evitando a infiltração

dos agentes agressivos, tornando o concreto mais durável.

Em relação ao custo benefício dos insumos para a fabricação de 1m³ de concreto,

constatou-se que para concretos com resistências características à compressão axial baixas, não

é viável a utilização da SA devido a seu custo. Entretanto, quando se trata de um concreto com

resistência característica com Fck 30MPa esta adição, passa a ser economicamente vantajosa,

ou seja, para concretos com alta resistência, o custo pode ser reduzido consideravelmente

quando utilizada corretamente.

Com base nos preços dos insumos calculados por metro cúbico de concreto e suas

resistências à compressão axial distintas, elaborou-se o Quadro 8 que compara o concreto

convencional ao concreto com SA.

Quadro 8: Comparação entre custo dos insumos por m³ de concreto.

Resistência Preço /m³

MPa Convencional Sílica ativa Diferença

30 R$ 256,73 R$ 250,72 2,34%

40 R$ 350,30 R$ 334,29 4,57%


Com base nas pesquisas e estudos podemos concluir que a utilização de adições

minerais como a SA, substituindo parcialmente o cimento Portland em concretos, é uma solução

futura para os problemas enfrentados pelas indústrias metalúrgicas, as quais ainda não possuem

um destino aos resíduos produzidos. A utilização destes materiais pozolânicos em concretos,

19

além de diminuir o volume de resíduos tóxicos, também contribui na área da construção civil,

em especial nos concretos aumentando a sua resistência à compressão axial, levando a

fabricação de concretos menos permeáveis e muito mais duráveis.

Com os resultados obtidos nesta pesquisa, propõe-se sugestões para trabalhos futuros:

• Investigar a influência da sílica ativa na resistência à tração por compressão

diametral, resistência à tração na flexão e módulo de elasticidade, e determinar a

correlação com os ensaios de resistência à compressão axial.

• Avaliar o desempenho da sílica ativa em concretos de alto desempenho (CAD) com

relações água/cimento menores.

• Avaliar a influência da sílica ativa na reação pozolânica, através de ensaios de calor

de hidratação.

• Analisar o nível de porosidade na zona de transição agregado/pasta.

20

REFERÊNCIAS

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ANEXOS/APÊNDICES

Quadro 3: Critério de Chauvenet para rejeição de elemento da amostra

Número de leituras (n) Razão entre o desvio máximo

aceitável e o desvio padrão (R)

3 1,38

4 1,54

5 1,65

6 1,73

7 1,80

8 1,85

9 1,91

10 1,96

15 2,13

25 2,33

50 2,57 Fonte: Serrano Teodoro António Luís, Lisboa 2009

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