INFLUÊNCIA DA MANUTENÇÃO DOS CAMINHÕES BETONEIRA …

INFLUÊNCIA DA MANUTENÇÃO DOS CAMINHÕES BETONEIRA NA RESISTÊNCIA À COMPRESSÃO DE CONCRETOS

The importance of the concrete-mixer trucks maintenance in concrete production. Celso Luiz Santiago Figueirôa Filho ; 1

Márcio André Fernandes Martins ; 2

Ana Luiza Brasileiro Costa ; 3

Edilson Machado de Assis ; 4

Lila Martins Guimarães . 5

Resumo

A NBR 7212 (ABNT, 2012) define caminhão betoneira como veículo dotado de dispositivo que executa a mistura do concreto e mantém sua homogeneidade por simples agitação. Os materiais constituintes do concreto devem ser dosados, misturados, homogeneizados e descarregados em veículos para transporte à obra. Conforme está prescrito na NBR 12655 (ABNT, 2015), cabe a empresa de serviço de concretagem a responsabilidade pelos serviços de dosagem e, geralmente, mistura e transporte do concreto da central até o local de entrega, de acordo com o estabelecido em contrato. Segundo o referido procedimento normativo, a qualidade da mistura da betoneira está diretamente associada a sua estanqueidade, a ausência de concreto aderido internamente ao tambor, além dos seguintes parâmetros: altura mínima das facas (280 mm), espessura mínima das chapas de aço do tambor e facas (2 mm) e velocidade de mistura da betoneira (142 rpm). A mistura pode sofrer alterações, pois, uma vez endurecido, o concreto retido devido à má higienização do tambor acarreta dificuldades para o seu reparo. Cabe salientar que o resíduo acumulado pode causar modificação da geometria original das facas. Segundo Bondareva (2012), os custos de reparação dos componentes do caminhão betoneira, assim como das manutenções preventivas e corretivas podem gerar impactos financeiros significativos. Alguns dos resultados dos ensaios de resistência à compressão obtidos são resumidos em figuras que apresentam os valores das resistências à compressão, aos 28 dias de idade, dos corpos de prova moldados com as duas relações água/cimento (a/c=0,450 e

1 Doutorando, Universidade Federal da Bahia 2 Professor Doutor, Universidade Federal da Bahia 3 Mestranda, Universidade Federal da Bahia 4 Professor Doutor, Universidade Católica do Salvador 5 Graduanda, Universidade Católica do Salvador

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a/c=0,550), onde essas misturas foram processadas por meio de betoneiras conformes e não-conformes de acordo a NBR 5738 (ABNT, 2015). A definição de conformidade é baseada na conservação das facas e na presença de resíduos de concreto no tambor. As curvas são traçadas após o ordenamento crescente dos valores de resistência. As diferentes orientações dos corpos de prova na máquina de ensaio estão indicadas separadamente, Foi adotado o símbolo “↑” para representar a situação em que a base do corpo de prova foi colocada sob o prato superior da máquina e o símbolo “↓” para indicar a orientação contrária. Com base nas prescrições contidas na NBR 7212 (ABNT, 2012) e considerando a avaliação estatística dos resultados obtidos, pode-se constatar a importância da atenção que deve-se ter em relação à manutenção periódica e sistêmica. Foi concluído que a relevância das condições de conservação visando conservar as características geométricas do tambor da betoneira, incluindo a condição de altura e dos modos de falha de desgaste dos misturadores de concreto. De acordo com os valores de resistência à compressão resultantes dos ensaios realizados, a qualidade do concreto é influenciada pelo estado de limpeza e conservação do tambor e suas partes, especialmente as facas. A geometria e o estado de conservação destas afetam diretamente as resistências ainda que sejam analisadas por distribuições estatísticas diferentes.

1. Introdução

O caminhão betoneira possui uma limitada determinação de parâmetros referente a sua estrutura e a relação da sua influência ao resultado da mistura do concreto nas literaturas, além da falta de uma padronização de procedimentos para utilização e manutenção dos tambores. A vida do misturador é diretamente ligada aos fatores como baixa confiabilidade e falta de recomendações operacionais que levem em consideração a dinâmica de desgaste. Dessa forma, as não conformidades encontradas podem resultar nas alterações no potencial de resistência à compressão do concreto.

Segundo Wallevik (2017), com o descobrimento do cimento Portland, o concreto se transformou no material mais utilizado nas civilizações modernas, a produção de concreto implica em um longo e criterioso processo de fabricação tendo cada etapa suas particularidades. Portanto, seguir normas e especificações assegura as características mínimas necessárias à destinação deste material.

A Associação Brasileira de Normas Técnicas determina as dimensões das estruturas que compõem o tambor, porém constatamos que não existe ainda uma padronização do procedimento para manutenção, preventiva ou corretiva, destes componentes, dificultando a parametrização destas práticas e a avaliação de sua influência sobre a resistência à compressão do concreto produzido. Os parâmetros que constituem o tambor dispostos norma NBR 7212 (ABNT, 2012) estão na Tabela 1:

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Tabela 1 – Parâmetros dos caminhões betoneiras. (NBR 7212, 2012).

Parâmetro Limite Altura das facas 280mm

Espessura de chapas de aço (cilindro central do balão e das facas) 2mm

Velocidade de mistura da betoneira (14 2) rpm

A NBR 1265 (ABNT.2015), determina que o volume retido na betoneira não deve ser superior a 2% do volume nominal, pois ultrapassando este limite o resultado da mistura pode sofrer alterações, pois, uma vez endurecido, o concreto retido devido à má higienização do tambor acarreta dificuldades para o seu reparo. Além disso, causa modificação da geometria original das facas e impactos financeiros para manutenção corretiva.

Em função de inúmeras visitas às centrais e considerando o acompanhamento do controle tecnológico de concreto em várias obras, pode-se assinalar que existe uma lacuna no que concerne a eficácia do produto, ou seja, falta de manutenção sistemática do caminhão betoneira, proveniente da ausência de cuidados anterior e/ou posterior à fabricação do concreto. Por isso, este trabalho objetiva chamar a atenção das partes interessadas acerca dessa deficiência, o que provavelmente minimizar desperdícios de produção, retrabalhos na operação, reduzindo, por conseguinte, o seu custo.

Ao se efetuar um levantamento acerca das patentes relacionadas aos caminhões betoneira, pode-se constatar diferentes formas de evitar o desgaste das suas facas, a exemplo da redução da abrasão que permite uma melhor mistura dos materiais, além de melhorar a qualidade do produto. Destaca-se, ainda, a necessidade de limpeza frequente do tambor de maneira que preserve a integridade da mistura, a fim de que a composição seja mantida. 2. Programa Experimental

Este programa compreende duas fases, a primeira fase consistiu em uma revisão e levantamento de literatura de estudos voltados ao desempenho das facas do caminhão betoneira e sua influência no potencial de resistência do concreto, sendo que a segunda foi realizada no laboratório de uma empresa fornecedora de concreto pré-misturado.

2.1. Primeira fase

A maioria das referências mencionadas corresponde a artigos estrangeiros, uma vez que nas pesquisas efetuadas não foram identificados trabalhos ou periódicos acerca de experimentos e relatos nacionais Segundo Ferdoko (2014), a forma, a soldagem correta das lâminas e o seu posicionamento afetam a consistência do concreto durante o transporte para o destino final.

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Para Bondareva (2012), investiga o desgaste dos componentes do tambor do caminhão betoneira produzidos na Rússia (Figura 1 (a)) e em outros lugares (Figura 1 (b)), em relação ao desempenho geral do sistema e afirma que o desempenho dos misturadores de concreto depende do desgaste de seus componentes. Consequentemente, sua vida útil e o seu desempenho podem ser melhorados com base na teoria e na prática da resistência ao desgaste estrutural.

Figura 1 – Equipamento de testes de resistência. (a) Misturador de concreto BSM 26-05; (b) Misturador ELBA. (Bondareva (2012))

Cabe salientar que os dados operacionais para os misturadores de concreto permitem a identificação dos componentes mais sensíveis ao desgaste e à falha. Dentre os dez componentes do misturador mais danificados no desgaste, as lâminas ocuparam o primeiro lugar, sendo explicada pela variação na pressão da mistura sobre a aresta de trabalho.

Tabela 2 – Dados médios para os componentes misturadores mais danificados no desgaste.(Bondareva (2012)).

Componente (Notação) Índice normalizado

Motor elétrico em unidade (B1) 0.0550

Transmissão de correia na unidade (B2) 0.0709

Sistema de engrenagem na unidade (B3) 0.0613

Transmissão de corrente na unidade (B4) 0.1438

Grampos de componentes de trabalho (B5) 0.0696

Componentes de trabalho-lâminas (B6) 0.1732

Folhas de revestimento (B7) 0.1661

Válvula de porta do sistema de descarga (B8) 0.1508

Relés de controle e monitoramento do sistema automático (B9) 0.0441

Interruptores e chaves do sistema (B10) 0.0652

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O projeto das superfícies internas do misturador determina amplamente o desgaste dos seus componentes, especialmente à alta pressão, temperatura, velocidade ou produtividade, e, por isso, foi criado um sistema de medição de desgaste.

Para a criação de medição de desgaste das lâminas, foram utilizadas facas denominadas A, B e C, de comprimento correspondente a 3454 mm, 3077,2mm e 2700,4 mm respectivamente. Assim, com a intensificação da circulação da mistura houve a perda de produtividade correspondente, e por isso, maior consumo de energia (Bondareva (2012)).

Bondareva (2012), afirma que os meios mais comuns de prolongar a vida dos componentes consistem na utilização de materiais mais resistentes ao desgaste e, consequentemente, menos dúcteis. Devido a diferentes composições das misturas, o desgaste das lâminas provoca a flexão, distorção do perfil e até fraturas.

Segundo Wallevik (2017), a energia de mistura aplicada ao concreto fresco, o histórico de cisalhamento após a mistura também é importante. Com isso em mente, a taxa de cisalhamento foi analisada dentro de um tambor de um caminhão betoneira para compreender melhor o efeito do transporte do concreto fresco, desde o local da mistura até o local da construção. A adoção de simuladores para análise deste fluxo é uma prática que tem crescido desde a última década,

Segundo Ferdoko (2014), a disposição das lâminas auxilia a homogeneidade do material em todas as seções do balão. As soldas afetam a precisão da estrutura, e por isso, são necessários parâmetros que determinem o tipo ótimo de solda, material de adição, parâmetros de soldagem e similares. Logo, apenas o projeto de engenharia apropriado pode fornecer a tecnologia correta de soldagem das lâminas, atribuindo modelos matemáticos e parâmetros geométricos.

Foram realizadas visitas técnicas em centrais dosadoras de concreto na cidade de Salvador, Bahia e região para aprimorar o conhecimento acerca dos procedimentos de manutenção dos balões dos caminhões betoneiras e compreender como estas metodologias de manutenção são determinadas, além de inspeções das facas em diferentes pontos e tambores, constatado que os requisitos normativos são de difícil aplicação, devido à logística de funcionamento verificada na realidade do cotidiano destas centrais dosadoras de concreto. As Figuras 2 e 3 mostram medições realizadas nas facas dos caminhões betoneiras para avaliar a sua conformidade aos padrões estabelecidos pela NBR 7212 (ABNT, 2012).

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Figura 2 (a)(b) – Medição de espessuras de facas de um caminhão betoneira.

Figura 3(a)(b) – Medição da altura de facas de um caminhão betoneira.

2.2. Segunda fase

Nesta etapa, empregaram-se para a fabricação dos concretos o cimento CP II-F-40, areia quartzosa, proveniente do areal Otomar localizado na Região Metropolitana de Salvador, agregado graúdo de origem gnáissica, oriundo da Pedreira Civil situada também na capital baiana e de água potável retirada da rede de abastecimento da mencionada capital. Os concretos foram produzidos com relações água/cimento iguais a 0,450 e 0,550 e com classe de consistência S100 (100 mm ≤ A < 160 mm). Este estudo compreendeu a produção de quatro betonadas com volume unitário de 3,0m³, tendo-se contemplado caminhões conformes e não conformes à NBR 7212 (ABNT, 2012),além do desgaste das facas.

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Tabela 3 - Dados e composições dos concretos no estado fresco.

Data

Estado da betoneira

Proporções (cimento:areia:brita

0:brita 1:aditivo)

Relação (a/c)

Consumo de cimento (kg/m³)

Massa específica

(kg/m³)

Consistência (mm)

12/03/2018 Conforme 1,00:1,31 : 0,46 : 1,82 :

0,85% 0,450 467 2445 150

15/03/2018

Não conforme

1,00:1,31 : 0,46 : 1,82 : 0,85% 0,450 467 2445 150

11/04/2018

Não conforme

1,00 : 1,79 : 0,56 : 2,23 : 0,85% 0,550 382 2435 130

02/05/2018 Conforme 1,00 : 1,79 : 0,56 : 2,23 :

0,85% 0,550 382 2435 160

Tabela 4 – Quantidades de corpos de prova por orientação, exemplar e amassada.

Relação água/cimento (a/c)

Estado da betoneira

Orientação do CP na máquina Quantidade de corpos de

prova por betonada ↑ ↓

a/c=0,45 Conforme 25 25 50

Não Conforme 25 25 50

a/c=0,55 Conforme 25 25 50

Não conforme 25 25 50

Total 200 200

3. Resultados obtidos e análises

3.1. Análise dos caminhões conforme a norma.

Com base nas consultas efetuadas, pode-se constatar que os principais parâmetros e fatores que interferem no desempenho do caminhão betoneira, notadamente em relação geometria estrutural e potencial de resistência do concreto, são:

a) desgaste das facas; b) falta de higienização do interior dos tambores; c) abrasividade do agregado graúdo constituinte do concreto; d) inadequação de manutenção preventiva ou corretiva dos tambores.

Em entrevistas realizadas em centrais dosadoras de concreto da cidade de Salvador, Bahia e região, pôde-se observar que há manutenção para execução de controle de qualidade do concreto, considerando a integridade das lâminas dos tambores. Porém, notam se dificuldades em sua execução devido aos grandes volumes de demanda, principalmente em períodos de pico onde a fabricação atinge velocidade máxima de produção. Dada esta situação que corresponde a uma realidade das centrais dosadoras

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de concreto, manter o controle quanto à qualidade estrutural dos balões constitui uma tarefa periculosa, devido às características internas dos componentes do tambor, conforme se observa na Figura 4.

Figura 4 (a) Acúmulo de resíduo de concreto endurecido em superfície de soldagem

de facas. (b) Serviço de higienização do tambor.

Os dados obtidos nas medições das espessuras e alturas das facas dos caminhões betoneiras inspecionados encontram-se discriminados na Tabela 10 e 11.

Tabela 5 – Dados de espessuras, em mm, das facas de dois tambores.

Medição Tambor conforme Tambor não conforme

1 12,50 9,90

2 13,00 9,20

3 12,55 6,30

4 13,00 9,60

5 13,10 8,60

6 12,20 5,80

7 12,50 4,70

8 12,75 10,60

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Tabela 6 – Dados de alturas em diferentes pontos de tambores limpos e sujos.

Medição Tambor conforme Tambor não conforme

1 46cm 39cm

2 45cm 27,5cm

3 45cm 28cm

4 45cm 37cm

5 45,5cm 22cm

6 46cm 39cm

7 45cm 20cm

8 46cm 39cm

3.2. Ensaio de resistência à compressão

Os resultados dos ensaios de resistência à compressão obtidos geraram a análise estatística discriminados nas Tabelas 7 a 10. Cabe destacar que os referidos ensaios objetivaram analisar o desempenho dos caminhões betoneira no que concerne à influência do desgaste de suas facas e manutenção dos seus tambores. As Figuras 5 e 6 mostram os valores das resistências à compressão, aos 28 dias de idade, dos corpos de prova moldados com as duas relações água/cimento (a/c=0,450 e a/c=0,550), segundo NBR 5738 (ABNT, 2015) ,cujas amassadas foram processadas por meio de betoneiras conformes e não-conformes. As curvas são traçadas após o ordenamento crescente dos valores de resistência. As diferentes orientações dos corpos de prova na máquina de ensaio estão indicadas separadamente, Foi adotado o símbolo “↑” para representar a situação em que a base do corpo de prova foi colocada sob o prato superior da máquina e o símbolo “↓” para indicar a orientação contrária.

Tabela 7 - Avaliação estatística dos ensaios de compressão efetuados, aos 28 dias de idade, em concreto com a/c= 0,450 misturado em betoneira conforme, segundo a orientação do corpo de prova na máquina.

Parâmetros ↓ ↑ ↓ e ↑ Resistência média, (MPa) 51,4 50,1 50,8

Amplitude (MPa) 10,6 12,9 14,3 σ (desvio padrão), (MPa) 2,96 3,43 3,23

CV (coeficiente de variação), (%) 5,76 6,83 6,36

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Tabela 8 - Avaliação estatística dos ensaios de compressão efetuados, aos 28 dias de idade, em concreto com a/c= 0,450 misturado em betoneira não conforme, segundo a orientação do corpo de prova na máquina.




Figura 5 - Resistências à compressão dos concretos com a/c=0,45, em ordem crescente

Tabela 9 - Avaliação estatística dos ensaios de compressão efetuados, aos 28 dias de idade, em concreto com a/c= 0,550 misturado em betoneira conforme, segundo a orientação do corpo de prova na máquina.




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Tabela 10 - Avaliação estatística dos ensaios de compressão efetuados, aos 28 dias de idade, em concreto com a/c= 0,550 misturado em betoneira não conforme, segundo a orientação do corpo de prova na máquina.




Figura 6 - Resistências à compressão dos concretos com a/c=0,55, em ordem crescente Para as misturas fabricadas com diferentes relações água/cimento em caminhões betoneira considerados “conformes”, os valores das resistências médias de cada grupo de 25 corpos de prova corresponderam a: a/c=0,450: 50,1 MPa (↑) e 51,4 MPa (↓) ; a/c=0,550: 39,3 MPa (↑) e 41,7 MPa (↓). Em função disso, observa-se que sofreram influência com a mudança do posicionamento do corpo de prova na máquina de ensaio, cuja variação dos resultados médios foi de 2,6% a 6,1%, favorável à condição em que a base do corpo de prova foi colocada sobre o prato inferior do equipamento (símbolo adotado de ↓).

Em relação às misturas fabricadas a partir de caminhões betoneiras considerados “não conformes”, os valores das resistências médias de cada grupo de 25 corpos de prova foram: a/c=0,450: 44,6 MPa (↓) e 44,5 MPa (↑) ; a/c=0,550: 41,0 MPa (↓) e 36,2 MPa (↑). Assim, constata-se que apenas a mistura com a/c=0,550 indicou que o posicionamento do corpo de prova na máquina de ensaio influencia no potencial de resistência à compressão do concreto avaliado. A condição caracterizada pelo símbolo (↓) também predominou em relação à contrária (↑), pois a superação foi de 13,3%.

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4. Conclusões

Em função dos resultados obtidos, pode-se concluir que:

- comprovação de que a falta de manutenção impacta diretamente no produto e consequentemente reduz a resistência a compressão do concreto fabricado;

- aumento dos custos de produção e da vida do ativo, o tambor da concreteira, devido a falta de conservação das condições internas.

- o posicionamento do corpo de prova na máquina de ensaio influencia no potencial de resistência à compressão do concreto, motivo pelo qual sugere-se uma revisão da NBR 5739 (ABNT 2018), no que concerne a colocação da base do corpo de prova sobre o prato inferior do equipamento, ou seja, adoção da condição caracterizada pelo símbolo ↓;

5. Referências

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