DESENVOLVIMENTO DE CONCRETO DE ALTO DESEMPENHO …...A primeira citação de Concreto de Alto...

IV EREECJoão Pessoa - PB

19 a 21 de setembro de 2017

DESENVOLVIMENTO DE CONCRETO DE ALTO DESEMPENHO COM ÁNALISE NAS VARIAÇÕES GRANULOMÉTRICAS DO AGREGADO GRAÚDO

Francisco Gomes dos Santos Neto ([email protected])Plinio Campos de Assis Neto ([email protected])

Demostenes Pessoa Mamede da Costa Filho (demostenescostafi [email protected])

Resumo: Com o acelerado crescimento da tecnologia na construção civil, nota-se que o material de maior uso e importância no mercado é o concreto. Assim, como as estruturas realizadas com este material vem evoluindo com o passar dos anos, fi cando mais altas, esbeltas e parte desta condição está atrelado ao seu uso. Por consequência para estes modelos estruturais foi desenvolvido o Concreto de Alto Desempenho – CAD. Nesta pesquisa foi fabricado o CAD a partir do método desenvolvido por Mehta & Aitcin com variação no agregado graúdo e suas granulometrias. Sendo assim, a avaliação do desempenho foi através de teste de resistência a compressão e em seguida a constatação da trabalhabilidade em função do aumento da superfície especifi ca do agregado graúdo. No entanto observou-se aumento da resistência através da distribuição dos agregados obtendo resultados que tornam viável a sua utilização. Palavras-chave: Concreto. Estrutura. Alto desempenho. CAD. Resistência.

Abstract: With the accelerated growth of the technology in the civil construction, it is got that the material of greater use and importance in the market is the concrete. Thus, as the structures made with this material has evolved over the years, getting taller, slender and part of this condition is tied to its use. Consequently, the High Performance Concrete (CAD) was developed for these structural models. In this research, the CAD was manufactured from the method developed by Mehta & Aitcin with variation in the large aggregate and its granulometry. Therefore, the evaluation of the performance was through a test of resistance to compression and then the verifi cation of the workability as a function of the increase of the specifi c surface of the large aggregate. However, increased resistance was observed through the distribution of the aggregates, obtaining results that make its use feasible.Keywords: Concrete. Structure. High performance. HPC. Resistance.

INTRODUÇÃO

Com o avanço tecnológico a construção civil se tornou mais dinâmica trazendo inúmeros benefícios as obras. No atual mercado brasileiro o concreto é o principal elemento estrutural adotado, seus benefícios são inúmeros perante outros materiais. A prova disso é a abundância de matéria prima nas jazidas brasileiras para extração, entre outras facilidades é a modelagem de elementos estruturais seja pré-moldado ou in loco, altera-ção na sua composição visando a variabilidade de aplicações e mais econômico no mercado brasileiro peran-te outros materiais. A primeira citação de Concreto de Alto Desempenho - CAD foi realizada por MEHTA & AITCIN (1990)[1], tendo como proposta desenvolver o material que seja durável, resistente, viável economi-camente a ponto de usar alternativas para melhorar suas propriedades por meio de adições e aditivos e a re-dução do consumo de água. Com o surgimento dos aditivos e das adições pozolânicos houve um impulso no aperfeiçoamento que vão além da resistência mecânica, por interagir e modifi car, melhorando as propriedades do concreto.

As classes de concreto comum são classifi cadas entre C20 a C50, o concreto de alto desempenho e alta resistência são categorias entre acima C50 a C90 (Tabela 1).

Revista FENEC - 1(2): 268-275, setembro, 2017 268


Francisco G. dos S. N.; Plinio C. de A. N.; Demostenes P. M. da C. F. Desenvolvimento de concreto de alto desempenho com ánalise nas variações granulométricas do agregado graúdo.

Tabela 1. Classes de resistência de concretos estruturais

Concretos Estruturais20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90

Fonte: Adaptado de NBR 6118/2014[2].

Tabela 2. Classes de resistência de concretos estruturais, segundo ABNT NBR 6118:2014

Concretos Estruturais20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90

Fonte: Adaptado da ABNT NBR 6118:2014[3].

A finalidade de trabalhar com o CAD em vez do concreto comum é a redução das taxas de armaduras, redução das seções de elementos estruturais, aumento da velocidade de desforma, baixa porosidade, aumen-to da vida útil da estrutura, as peças podem ser protendidas mais rapidamente, contudo sempre visando o lado mais econômico para a construção. Para fabricação de um CAD deve ser analisado a sua microestrutura, nela observam-se fases em que podem ser classificadas em pasta de cimento hidratada, zona de transição e o agre-gado. As características do Concreto de Alto Desempenho são intrínsecas a zona de transição, essa região pró-xima ao agregado graúdo com espessura de 10 a 50 nm interfere na adesão da pasta de cimento hidratada e o agregado, por ser uma camada frágil em relação as outras fases. Dessa maneira, ela exerce grande influência na resistência do concreto[4].

A necessidade da seleção dos materiais é de grande valia, visto que na distribuição da microestrutura os agregados passam a ter um papel importante, deixando de ser apenas um material inerte no sistema, para influenciar na resistência mecânica. Na britagem do agregado graúdo encontram-se partículas lamelares que afetam a qualidade do concreto por serem mais frágeis e quebradiças. A grande quantidade de britas lamelares tendem a acumular água em torno do agregado pelo efeito de exsudação, esse efeito é proveniente da água de amassamento subir à superfície devido a sua baixa densidade (1g/cm³) ser menor que a dos outros materiais, fragilizando a zona de transição[5].

O objetivo de estudo é produzir um Concreto de Alto Desempenho, visando as variações de resistência mecânica em função das variações dos diâmetros dos agregados graúdos e o índice de forma dos grãos extra-ídos na região de João Pessoa.

1. MATERIAIS

Os materiais utilizados foram obtidos através de empresas e fornecedoras locais, as máquinas para en-saios e testes na região de João Pessoa. A mistura utilizada baseia-se em cimento CPV ARI, com traço unitário de 1: 0,47: 1,69 (cimento, areia, brita), utilizando 15% de sílica como adição, 2,7% de aditivo superplastifican-te da BASF e 1% de pigmento em relação à massa de cimento com a/c igual a 0,2, para ser rompido com 3, 7 e 14 dias. À medida que foram fabricados os traços, procurou-se manter o máximo de homogeneidade tempo de mistura dos materiais.

As britas foram divididas segundo a série normal e intermediária das peneiras, após passarem pelo apa-relho de Los Angeles. Fazendo um comparativo com as britas em seu estado britado (Figuras 1a e 1b), nota-se a grande diferença que se apresenta as lamelares e as que passaram pelo aparelho. Contudo, as britas usadas nos traços foram as que passaram pela máquina de abrasão (Figuras 2a e 2b). Para tamanha otimização, o efei-to gerado foi o beneficiamento das britas com eliminação dos considerados defeitos como partículas quebradi-ças, alongadas com fissuras consideráveis.



Figura 1. (a) Brita 4.75 não passada na máquina de abrasão. (b) Brita 4.75 passada na máquina de abrasão

Fonte: Imagem autoral.

Figura 2. (a) Brita 6.3 passada na máquina de abrasão. (b) Brita 9.5 passada na máquina de abrasão


2. METODOLOGIA

O método preparação é fundamental no desenvolvimento do CAD, em casos como este, a adição dos componentes para a mistura varia muito da pessoa a qual está dosando o concreto. Os procedimentos para do-sagem, são adotados em função das propriedades desejadas para uma determinada aplicação com materiais disponíveis[6]. A dosagem se baseia em regras e procedimentos práticos para obtenção do traço, sendo testado em laboratório, portanto a dosagem não é apenas teórica e empírica, mas experimental.

Conforme realizados estudos a um modo de preparo para retirar o máximo de potencial para cada ele-mento do concreto, as ações de cada material devem ser analisadas para inserir de forma correta, principal-mente na hidratação da pasta, a água e aditivos são os pontos chave para realizar uma mistura. O aditivo é absorvido pelas partículas de cimento tornando, negativamente carregados e devido a repulsão das partículas de cimento torna a pasta liquida[7].

O desenvolvimento do traço foi de acordo com dosagens convencionais de concreto comum pelo mé-todo ACI (América Concrete Institute), porém utilizando técnicas de melhoramento das propriedades mecâni-cas como adição de sílica para consumo do dióxido de cálcio (CaOH²) para aumentar a densidade do C-S-H, proporcionando aumento da resistência mecânica pela melhora da pasta, aditivo liquido para redução da poro-sidade através da diminuição do consumo de água aumentando a fluidez do concreto e também foi utilizado o pigmento vermelho. No agregado miúdo a areia dosada foi a média fina (#50) e no agregado graúdo foram as britas, que apresentaram índices altos com formatos lamelares e fator de forma próximo a 3, no qual afetaria bastante o desempenho do traço então utilizou-se o ensaio de abrasão de Los Angeles (Figura 3) para eliminar as britas com formatos muito lamelares.

Uma das características que o agregado graúdo apresenta no CAD, influência na zona de transição, tra-balhabilidade e redução dos vazios no sistema. Para otimização do traço foi utilizado dois ou mais tipo de bri-tas para redução do volume de vazios obtendo assim uma redução no volume de água (Figura 4). Nas dosagens foram realizadas a lavagem da brita para retirada de matéria orgânica e resíduos de materiais pulverulentos, ou qualquer outro material que possa ser nocivo. Realizou-se a secagem em estufa a 60ºC e o peneiramento (Figura 5) para separação adequada, utilizando a série normal e intermediária (Tabela 3) – NBR 7211:2009[8].



Figura 3. Abrasão de Los Angeles

Fonte: Imagem Própria.

Figura 4. Efeito da Composição Granulométrica

Fonte: Mehta e Monteiro, 2006 [9].

Figura 5. Agitador de Peneiras




Tabela 3. Conjunto de peneiras das séries normal e intermediária (Abertura nominal)

Série normal Série Intermediária75 mm -

- 63 mm - 50 mm

37,5 mm -- 31,5 mm- 25 mm

19 mm -- 12,5 mm

9,5 mm -- 6,3 mm

4,75 mm -2,36 mm -1,18 mm -600 µm -300 µm -150 µm -

Fonte: NBR NM 248:2003.

Na dosagem do concreto na betoneira levou em consideração a homogeneização inicial dos produtos como areia, brita e parte do cimento em seguida foram adicionados o resto do cimento, sílica e um pouco de água para que evitar que a parte dos finos saíssem da betoneira. Assim sendo começam a dosagem da água em conjunto com aditivo, parte do aditivo diluído com uma parte da água foi lançado na mistura com o intuito de homogeneizar e iniciar o processo da reação do aditivo e resto da diluição passou a ser usado pouco a pouco no processo, o restante da água foi lançado por partes para que o concreto reagisse com maior efetividade no tempo de mistura, com esse controle da água aumenta a fluidez no concreto.

Após a moldagem dos corpos de prova, foram armazenados dentro do laboratório e cobertos e ensacados para evitar a perda da umidade durante 24hrs, em seguida foi desmoldado e colocado em câmara úmida satu-rado com hidróxido de cálcio a temperatura de (23 ± 2) ºC. Todos os corpos de prova foram capeados para que a força atuante no corpo fosse distribuía uniformemente para melhor desempenho seguindo a NBR 5738/03[10].

Tabela 4. Caracterização das dosagens do agregado graúdo

Para 1kg cimentoBrita 0 Brita 1

4,75 mm 6,3 mm 9,5 mm 12,5 mm 19 mmTeste 1 1435 g - - - -Teste 2 430,5 g 1004,5 g - - -Teste 3 430,5 g - 1004,5g - -Teste 4 - 430,5 g 1004,5g - -Teste 5 1435 gTeste 6 430,5 g - - 1004,5 g -Teste 7 - 430,5 g - 1004,5 g -

Fonte: Acervo próprio.



3. RESULTADOS

As sete amostras estudadas foram rompidas nos intervalos de 3,7,14 dias, para que fossem medidas a resistência a compressão no concreto e o gráfico em relação a variação das misturas e dos agregados graúdos, como mostra a Tabela 5 e o Gráfico 1.

Na realização das misturas foram apresentadas variações da fluidez, devido as alterações granulométri-cas, mas foram mantidas as dosagens para que fossem aferidas e constatadas as resistências de compressão de cada amostra.

Tabela 5. Resultados das composições dos traços com variações na granulometria do agregado graúdo

TraçosResistência a compressão

3 dias 7 dias 14 diasTeste 1 46,91 48,34 49,5Teste 2 64,44 70,53 70,61Teste 3 58,33 66,67 75Teste 4 52,51 68 91Teste 5 40,9 65,5 67Teste 6 40,05 45,86 69,8Teste 7 36,01 42,63 70,5

Fonte: Acervo próprio.

Gráfico 1. Resistência a compressão com variação dos agregados graúdos


Foi apresentado o traço rompido do corpo de prova (Figura 6) com o maior valor de resistência mecâni-ca, onde foi adicionado pigmento para demonstração da distribuição do agregado graúdo na argamassa. A dis-tribuição dos agregados se apresenta de forma homogênea.



Figura 6. Corpo de prova rompido


A utilização de agregados de baixas granulometrias constatou-se um ganho de consistência, visto que houve um aumento da área superficial dos agregados que requisitaram, mas água. Com a redução e utilização de apenas uma granulometria de agregado graúdo, a pasta passou a ser o principal componente para absorção dos esforços, elevando o custo do CAD, de forma que mantivesse uma alta resistência mecânica. Com a re-dução do agregado graúdo, o ganho de resistência mecânica é bastante elevado, quando comparado as granu-lometrias maiores. De modo que se aumentava a granulometria do agregado graúdo, ocorria uma redução no tempo de mistura, e também na quantidade de água. Em nenhum momento foi constatada alguma segregação, mesmo após o adensamento, conservando a homogeneidade entre a argamassa e o agregado graúdo.

Os resultados comprovaram que a mistura entre os agregados, proporcionaram uma acomodação da pas-ta nos corpos de prova pela redução de elementos de grandes dimensões que influenciam no adensamento do material, caracterizando o aumento na resistência mecânica do concreto.

CONCLUSÕES

A mistura entre dois tipos de britas proporcionam melhorias nas propriedades do concreto seja ela físi-ca e mecânica por meio da redução dos vazios, podendo também reduzir o consumo de outros materiais, fa-zendo com que o CAD se torne viável, de modo que reduzisse as seções de elementos estruturais como vigas, lajes e as armaduras, fazendo com que as estruturas se tornassem mais leves proporcionando uma redução no peso próprio global da estrutura e diminuindo o alto custo dos elementos de concreto armado. Sendo assim o uso do CAD passa a ser alternativa sustentável e econômica em casos de altas solicitações de cargas e concre-tagens em alto volume, comparado ao concreto comum, por melhorar as propriedades desejadas para diversas situações em obras.

A tecnologia do Concreto de Alto Desempenho configura apenas uma das soluções aplicadas a constru-ção civil quando o assunto envolve estrutura. Para que estas tecnologias sejam empregadas, são necessárias medidas de políticas de viabilização de materiais, pesquisas e desenvolvimento devidamente testada do con-creto para determinada região.

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

[1] MEHTA, P. K. and AICTIN, P. Microstructural basis os selection of materials and mix proportion for high strength concrete. In: HESTER, W. T. (ed.), Proceeding of the 2nd International Symposium on High Strength Concrete. Berkeley, p. 265-286. 1990.



[2,3] ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. Projeto de estruturas de concreto – Procedi-mento: NBR 6118. Rio de Janeiro, 2014.

[4,5] MEHTA, P. K. E MONTEIRO, P. J. M. CONCRETO - Microestrutura, Propriedades e Materiais. São Paulo, IBRACON, 2014.

[6] BAUER, L. A. Materiais de Construção. Vol. 1, 5. ed. Rio de Janeiro: LTC, 2000.

[7] CAMPITELI, V. C. Tecnologia do concreto: aspectos práticos. Universidade Estadual de Ponta Grossa, Notas de Aula. 2001.

[8] ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. Agregado para concreto – Especificação: NBR 7211. Rio de Janeiro, 2009.

[9] MEHTA, P. K. E MONTEIRO, P. J. M. CONCRETO - Microestrutura, Propriedades e Materiais. São Pau-lo, IBRACON, 2014.

[10] ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. Procedimento para moldagem e cura de cor-pos-de-prova: NBR 5738. Rio de Janeiro, 2003.

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