Tese_AlessandraLCastro.pdf
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AAPPLLIICCAAOO DDEE CCOONNCCEEIITTOOSS RREEOOLLGGIICCOOSS NNAA
TTEECCNNOOLLOOGGIIAA DDOOSS CCOONNCCRREETTOOSS DDEE AALLTTOO DDEESSEEMMPPEENNHHOO
ALESSANDRA LORENZETTI DE CASTRO Tese apresentada rea de
Interunidades em Cincia e
Engenharia de Materiais, da
Universidade de So Paulo, como
parte dos requisitos para a obteno
do ttulo de Doutor em Cincia e
Engenharia dos Materiais.
Orientador: Prof. Dr. Jefferson Liborio
So Carlos
2007
UNIVERSIDADE DE SO PAULO INTERUNIDADES (IFSC IQSC EESC)
CINCIA E ENGENHARIA DOS MATERIAIS
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Ficha catalogrfica preparada pela Seo de Referncia do Servio de Biblioteca e Informao IFSC/USP
Castro, Alessandra Lorenzetti de C355a Aplicao de conceitos reolgicos na tecnologia dos concretos de alto desempenho/ Alessandra Lorenzetti de Castro. So Carlos, 2007 Tese (Doutorado) Escola de Engenharia de So Carlos / Instituto de Fsica de So Carlos/ Instituto de Qumica de So Carlos- Universidadede So Paulo, 2007. 302 f. rea: Cincia e Engenharia de Materiais. Orientador: Prof. Dr. Jefferson Benedicto Libardi Liborio. 1. Concreto de alto desempenho. 2. Reologia. 3. Trabalhabilidade. I. Ttulo.
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Aos meus pais, Sandra e Orley, e
minha irm, Renata, sempre
presentes nas minhas conquistas.
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AAGGRRAADDEECCIIMMEENNTTOOSS
Primeiramente, agradeo a Deus por ter me iluminado durante toda essa
caminhada, dando-me fora para enfrentar as dificuldades, humildade para
reconhecer e corrigir os erros e sabedoria para agradecer as conquistas.
minha amada famlia, Sandra, Orley e Renata, em extenso aos meus
avs, Srgio, Ruth, Orley e Marilourdes, pelo amor, apoio e incentivo dados durante
toda a minha vida, permitindo o traado de um caminho digno e correto do qual
muito me orgulho.
Um obrigado especial D, pelos momentos de carinho vividos desde o meu
nascimento. A todos os meus familiares que torcem por mim e vibram com cada
conquista.
Ao Danilo, pelo carinho, confiana, apoio, incentivo e companheirismo
compartilhados desde sempre.
Aos meus amigos, Buby e Tatiana, pela convivncia saudvel e amizade.
Ao meu orientador Prof. Dr. Jefferson Benedicto Libardi Liborio, por ter
acreditado e confiado em mim, dando-me a oportunidade de ingressar nesse
maravilhoso mundo da pesquisa de tecnologia dos materiais.
Fernanda Giannotti, Sandra, Valdirene, Jos Amrico, Thiago, Rodrigo,
Fernanda Costenaro, Vanessa, Samir e Marcelo, amigos do Laboratrio de
Materiais Avanados Base de Cimento, pela troca de conhecimento e auxlios
experimentais. Com certeza vivemos momentos importantes que guardaremos para
sempre em nossas memrias.
Ao Laboratrio de Cermicas Especiais e Refratrios/Grupo de Engenharia
de Microestruturas de Materiais da Universidade Federal de So Carlos, em
especial ao Prof. Dr. Victor Carlos Pandolfelli, pelo auxlio na escolha e anlise dos
mtodos experimentais na rea de reologia dos concretos. Agradeo tambm aos
pesquisadores Fernando e Ivone que fazem parte desse grupo de pesquisa e que
muito me auxiliaram no desenvolvimento dos ensaios de reometria.
secretaria da Interunidades, aos funcionrios do Laboratrio de Engenharia
de Estruturas, ao Sr. Wilson e ao Jorge pelo auxlio prestado durante a realizao
dessa pesquisa.
FAPESP Fundao de Amparo Pesquisa do Estado de So Paulo, pelo
apoio financeiro dado ao desenvolvimento da presente pesquisa.
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PUBLICAES
CASTRO, A.L.; LIBORIO, J.B.L. Comportamento reolgico do concreto de alto
desempenho. In: SIMPSIO EM CINCIA E ENGENHARIA DE MATERIAIS, 5., 2002, So Carlos/SP. Resumos estendidos... p. 27-28.
CASTRO, A.L. et al. Desenvolvimento tecnolgico dos concretos nos ltimos 50 anos. In: CONCRETO COLLOQUIA 2003, 2003, So Carlos/SP. Anais... CD-ROM.
CASTRO, A.L.; LIBORIO, J.B.L. Anlise da trabalhabilidade da pasta de cimento fresco atravs do ensaio de miniabatimento. In: SIMPSIO EM CINCIA E ENGENHARIA DE MATERIAIS, 6., 2003, So Carlos/SP. Resumos estendidos... p. 07-08.
CASTRO, A.L; LIBORIO, J.B.L. A importncia da avaliao reolgica de pastas com e sem slica ativa para produo de concretos estruturais com cimento Portland para obras martimas. In: SEMINRIO E WORKSHOP EM ENGENHARIA OCENICA, 2004, Rio Grande/RS. Anais... CD-ROM.
CASTRO, A.L; SILVA, F.G.; LIBORIO, J.B.L. Potencialidade de uso de concretos especiais em obras martimas. In: SEMINRIO E WORKSHOP EM ENGENHARIA OCENICA, 2004, Rio Grande/RS. Anais... CD-ROM.
CASTRO, A.L; LIBORIO, J.B.L. Reologia de pastas e argamassas no estado fresco Um avano na produo de concreto de alto desempenho. In: JORNADAS SUL-AMERICANAS DE ENGENHARIA ESTRUTURAL, 31., 2004, Mendoza/Argentina. Anais... CD-ROM.
CASTRO, A.L; LIBORIO, J.B.L. A influncia da slica ativa sobre a determinao do teor timo de aditivo superplastificante em pastas de cimento no estado fresco. In: CONGRESSO BRASILEIRO DO CONCRETO, 46., 2004, Florianpolis/SC. Anais... CD-ROM.
CASTRO, A.L.; LIBORIO, J.B.L. A influncia do procedimento de mistura sobre a trabalhabilidade de pastas de cimento. In: SIMPSIO EM CINCIA E ENGENHARIA DE MATERIAIS, 7., 2004, So Carlos/SP. Resumos estendidos... p. 03-04.
CASTRO, A.L. et al. Concretos de alto desempenho constitudos com slica extrada da casca de arroz. In: SIABE 2005 SIMPSIO IBERO-AMERICANO O BETO NAS ESTRUTURAS, 2005, Coimbra/Portugal. Anais... CD-ROM.
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CASTRO, A.L; LIBORIO, J.B.L. Avaliao da trabalhabilidade de concretos de alto desempenho em termos da tenso de escoamento. In: CONGRESSO BRASILEIRO DO CONCRETO, 47., 2005, Olinda/PE. Anais... CD-ROM.
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CASTRO, A.L. et al. Structural concretes with silica fume for the production of durable structures. In: INTERNATIONAL ACI/CANMET CONFERENCE ON QUALITY OF CONCRETE STRUCTURES AND RECENT ADVANCES IN CONCRETE MATERIALS AND TESTING, 4., 2005, Olinda/PE. Proceedings CD-ROM.
CASTRO, A.L. et al. Demystifying the production process of high performance and high strength concretes Design considerations. In: INTERNATIONAL ACI/CANMET CONFERENCE ON QUALITY OF CONCRETE STRUCTURES AND RECENT ADVANCES IN CONCRETE MATERIALS AND TESTING, 4., 2005, Olinda/PE. Proceedings CD-ROM.
CASTRO, A.L.; LIBORIO, J.B.L. A influncia do procedimento de mistura sobre a trabalhabilidade de concretos de alto desempenho. In: CONPAT 2005 - VIII CONGRESO LATINOAMERICANO DE PATOLOGA DE LA CONSTRUCCIN/X CONGRESO DE CONTROL DE CALIDAD EN LA CONSTRUCCIN, 2005, Assuno/Paraguai. Anais CD-ROM.
CASTRO, A.L.; LIBORIO, J.B.L. Consideraes sobre o processo de produo de concreto de alto desempenho para estruturas pr-moldadas. In: ENCONTRO NACIONAL DE PESQUISA-PROJETO-PRODUO EM CONCRETO PR-MOLDADO, 1., 2005, So Carlos. Anais CD-ROM.
CASTRO, A.L.; LIBORIO, J.B.L. Caracterizao reolgica inicial de concretos de alto desempenho. In: SIMPSIO EM CINCIA E ENGENHARIA DE MATERIAIS, 8., 2005, So Carlos/SP. Resumos... p.10.
CASTRO, A.L; LIBORIO, J.B.L. A influncia dos agregados sobre o comportamento do concreto de alto desempenho no estado fresco. In: CONGRESSO BRASILEIRO DO CONCRETO, 48., 2006, Rio de Janeiro/RJ. Anais... CD-ROM.
CASTRO, A.L; LIBORIO, J.B.L. A influncia das adies qumicas e minerais sobre a trabalhabilidade de concretos de alto desempenho. In: SIMPSIO EM CINCIA E ENGENHARIA DE MATERIAIS, 9., 2006, So Carlos/SP. Resumos estendidos... p. 03-04.
CASTRO, A.L; LIBORIO, J.B.L. Initial rheological description of high performance concretes. Materials Research, v. 9, n. 4, Oct.-Dec. 2006.
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SSUUMMRRIIOO
Lista de figuras vLista de tabelas xvLista de smbolos e abreviaturas xixResumo xxiAbstract xxiii1 Introduo 1 1.1 Importncia e justificativa do estudo 4 1.2 Objetivos 6 1.3 Organizao do trabalho 72 Concreto de alto desempenho 9 2.1 Definio 9 2.2 Histrico 10 2.3 Aplicaes 11 2.4 Materiais constituintes 13 2.4.1 Cimento 14 2.4.2 Agregados 18 2.4.3 gua de amassamento 21 2.4.4 Aditivo superplastificante 22 2.4.5 Slica ativa 263 Aspectos conceituais relacionados a reologia 31 3.1 Definio de reologia 31 3.2 Tenso, deformao e viscosidade 34 3.2.1 Conceito de tenso 35 3.2.2 Conceito de deformao 36 3.2.3 Conceito de viscosidade 38 3.3 Classificao dos modelos reolgicos 40 3.3.1 Fluidos Newtonianos 41 3.3.2 Fluidos no-Newtonianos 414 Trabalhabilidade do concreto fresco 47 4.1 Definio de trabalhabilidade 47 4.2 Avaliao da trabalhabilidade 50 4.3 Fatores que influenciam a trabalhabilidade 54 4.3.1 Tempo de manipulao das misturas 55 4.3.2 Propriedades dos componentes da mistura 55 4.3.3 Propores da mistura 62 4.3.4 Teor de ar incorporado e temperatura 66 4.3.5 Processos prticos 67 4.4 Perda de abatimento 715 Reologia do concreto fresco 79 5.1 Classificao reolgica do concreto fresco 82 5.1.1 Parmetros reolgicos 86
-
ii
5.1.2 Tixotropia 92 5.2 Fatores que influenciam o comportamento reolgico do concreto fresco 96 5.2.1 Reologia da pasta de cimento 98 5.2.1.1 Microestrutura da pasta de cimento 102 5.2.1.2 Interao cimento-aditivo 105 5.2.1.3 Estudo do escoamento de pastas de cimento atravs dos
ensaios de miniabatimento e cone de Marsh compatibilidade entre os materiais
110
5.2.1.4 Ponto de saturao do aditivo 117 5.2.2 Distribuio e empacotamento de partculas 119 5.2.2.1 Segregao e exsudao 121 5.2.3 Estado de disperso das partculas 123 5.2.4 Vibrao 127 5.3 Medio das propriedades reolgicas do concreto fresco 130 5.3.1 Ensaios que medem apenas um parmetro reolgico 132 5.3.1.1 Ensaio de abatimento do tronco de cone 132 5.3.1.2 Consistmetro de Ve-Be 135 5.3.1.3 Caixa L 137 5.3.2 Ensaios que medem os dois parmetros reolgicos 139 5.3.2.1 Ensaio de abatimento de tronco de cone modificado 140 5.3.2.2 Remetro 143 6 Procedimento experimental 151 6.1 Dosagem do concreto 152 6.1.1 Escolha dos traos estudados 152 6.1.2 Composio dos traos de concreto 152 6.1.3 Trao definitivo e ajustado 155 6.1.4 Procedimento de mistura do concreto de alto desempenho 155 6.2 Avaliao da trabalhabilidade pelos mtodos de ensaio tradicionais 156 6.3 Avaliao da capacidade de escoamento 157 6.4 Caracterizao reolgica dos concretos de alto desempenho 157 6.5 Avaliao da trabalhabilidade pelos mtodos de ensaio que determinam os
dois parmetros reolgicos 157
7 Resultados e discusses 159 7.1 Dosagem dos concretos de alto desempenho 160 7.1.1 Estudo da matriz pasta de cimento 160 7.1.2 Estudo da fase agregado 167 7.1.3 Trao definitivo e ajustado 169 7.2 Avaliao da trabalhabilidade pelos mtodos de ensaio tradicionais 170 7.2.1 Ensaio de abatimento de tronco de cone 171 7.2.2 Consistmetro de Ve-Be 178 7.3 Avaliao da capacidade de escoamento do CAD fresco 185 7.4 Avaliao da trabalhabilidade pelos mtodos de ensaio que determinam os
dois parmetros reolgicos 188
7.4.1 Ensaio de abatimento de tronco de cone modificado 188 7.4.2 Remetro 198
-
iii
7.4.2.1 Identificao da natureza reolgica dos concretos de alto desempenho
199
7.4.2.2 Avaliao da trabalhabilidade dos concretos de alto desempenho atravs da evoluo dos parmetros reolgicos
205
7.4.2.3 Comportamento ao cisalhamento dos concretos de alto desempenho ao longo do tempo
217
7.4.2.4 Influncia da temperatura e do pH sobre o comportamento de concretos de alto desempenho
222
7.5 Comparao dos resultados 226 7.5.1 Correlao entre o abatimento e os parmetros reolgicos 226 7.5.2 Correlao entre o abatimento, o tempo e os parmetros reolgicos 232 7.5.3 Influncia do misturador 238 7.5.4 Comparao do comportamento dos concretos produzidos com os
diferentes procedimentos de mistura 242
8 Concluses 253 8.1 Sugestes para pesquisas futuras 257Anexos 259 Anexo A Caracterizao dos materiais 259 Anexo B Caracterizao dos concretos estudados 270 Anexo C Estudo da pasta de cimento 274 Anexo D Caracterizao reolgica do concreto fresco 276Referncias bibliogrficas 291
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iv
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v
LLIISSTTAA DDEE FFIIGGUURRAASS
Figura 2.1 - Edifcio Water Tower Place. 13Figura 2.2 - Edifcio Petronas Towers. 13Figura 2.3 - Edifcio Taipei 101. 13Figura 2.4 - Edifcio e-Tower. 13Figura 2.5 - Plataforma Gullfaks. 13Figura 2.6 - Confederation Bridge. 13Figura 2.7 - Desenvolvimento da microestrutura durante a hidratao do cimento
Portland. 16
Figura 2.8 - Diagrama ilustrativo de como a microestrutura, as condies prvias de exposio e condicionantes do processo de fabricao do agregado determinam as suas caractersticas e como estas afetam o trao e as propriedades do concreto fresco e endurecido.
19
Figura 2.9 - Difratograma de raios-X da slica de Fe-Si (a) na forma como produzida e (b) depois de aquecida a 1100C.
29
Figura 3.1 - Componentes do tensor tenso para um sistema de coordenadas cartesianas.
36
Figura 3.2 - Conceito de deformao: (A) rotao sem deformao; (B) deformao por cisalhamento; e (C) deformao por elongao.
36
Figura 3.3 - Deformao de um fluido. 38Figura 3.4 - Lei de Newton para viscosidade de um fluido. 39Figura 3.5 - Comportamento reolgico de fluidos independentes do tempo. 43Figura 4.1 - Fatores que influenciam as propriedades de um concreto. 56Figura 4.2 - Microscopia da seo polida de um ndulo de clnquer onde: Alita =
C3S; Belita = C2S. 59
Figura 5.1 - Equao de Bingham para um fluido. Curva de escoamento tpica para um fluido binghamiano.
84
Figura 5.2 - Reologia do concreto: (A) mesma tenso de escoamento e diferentes viscosidades; (B) mesma viscosidade e diferentes tenses de escoamento.
88
Figura 5.3 - Adaptao de uma representao grfica da hidratao do cimento pelo mtodo da calorimetria.
106
Figura 5.4 - Interaes entre cimento Portland, sulfato de clcio e SP. 108Figura 5.5 - Foto (A) e esquema com as dimenses (B) do minitronco de cone. 112Figura 5.6 - Exemplo de execuo do ensaio de miniabatimento. 113Figura 5.7 - Foto do equipamento completo (A) e esquema detalhado do funil (B)
do ensaio do cone de Marsh empregado na presente pesquisa (dimenses em [mm]).
116
Figura 5.8 - Determinao do ponto de saturao do aditivo superplastificante pelo mtodo apresentado por Atcin (2000).
118
Figura 5.9 - Determinao do ponto de saturao do aditivo superplastificante pelo mtodo AFREM desenvolvido por de Larrard et al. (1997b).
119
Figura 5.10 - Ilustrao dos mecanismos de estabilizao de suspenses: (a) estabilizao eletrosttica, (b) estabilizao estrica e (c) estabilizao eletroestrica.
125
Figura 5.11 - Ensaio de abatimento de tronco de cone. 134
-
vi
Figura 5.12 - Tipos de abatimento. 135 Figura 5.13 - (A) Esquema do consistmetro de Ve-Be (DNER-ME 094, 1994) e (B)
foto do equipamento utilizado na presente pesquisa. 136
Figura 5.14 - Caixa L. 138 Figura 5.15 - Detalhe das grades a serem utilizadas no ensaio da Caixa L. 138 Figura 5.16 - Haste para a realizao do ensaio de abatimento modificado. Disco
deslizante no detalhe. 141
Figura 5.17 - Esquema do ensaio de abatimento de tronco de cone modificado. 141 Figura 5.18 - bacos para estimativa da tenso de escoamento e da viscosidade
plstica do concreto a partir dos resultados do ensaio de abatimento modificado (para concretos com densidade de 2400 kg/m3).
143
Figura 5.19 - Remetro BML, baseado no conceito de cilindros coaxiais. 144 Figura 5.20 - Remetro BTRHEOM, baseado no conceito placa/placa. 144 Figura 5.21 - Diagrama esquemtico do remetro planetrio usado na presente
pesquisa. 145
Figura 5.22 - Fotografia dos remetros usados na presente pesquisa. 147 Figura 6.1 - Esquema da metodologia utilizada na presente pesquisa. 151 Figura 6.2 - Diferentes procedimentos de mistura avaliados, onde AM=agregado
mido, AG=agregado grado, CP=cimento, SA=slica ativa, A=gua e SP=superplastificante.
156
Figura 7.1 - Curva do tempo de escoamento versus tempo para pastas de cimento produzidas com CPV ARI Plus em funo da seqncia de mistura adotada.
161
Figura 7.2 - Curva do tempo de escoamento versus tempo para pastas de cimento produzidas com CPV ARI RS em funo da seqncia de mistura adotada.
162
Figura 7.3 - Curvas logaritmo do tempo de escoamento versus teor de SP e pontos de saturao do SP para pastas de aglomerantes incorporadas com SP.
164
Figura 7.4 - Curva rea de espalhamento versus tempo para pastas de cimento com e sem a adio de slica ativa.
166
Figura 7.5 - Grfico da combinao entre os agregados versus ndice de vazios para as composies estudadas.
168
Figura 7.6 - Curvas abatimento de tronco de cone versus tempo para os microconcretos de alto desempenho produzidos com CPV ARI Plus.
171
Figura 7.7 - Curvas abatimento de tronco de cone versus tempo para os microconcretos de alto desempenho produzidos com CPV ARI RS.
172
Figura 7.8 - Ensaio de abatimento de tronco de cone para microconcretos de alto desempenho: avaliao da perda da trabalhabilidade ao longo do tempo: (A) aos 10 minutos; (B) aos 60 minutos; e (C) aos 120 minutos.
172
Figura 7.9 - Curvas abatimento de tronco de cone versus tempo para os concretos de alto desempenho produzidos com CPV ARI Plus.
175
Figura 7.10 - Curvas abatimento de tronco de cone versus tempo para os concretos de alto desempenho produzidos com CPV ARI RS.
175
Figura 7.11 - Curvas tempo Ve-Be versus tempo para os microconcretos de alto desempenho produzidos com CPV ARI Plus.
179
Figura 7.12 - Curvas tempo Ve-Be versus tempo para os microconcretos de alto desempenho produzidos com CPV ARI RS.
179
-
vii
Figura 7.13 - Etapas do ensaio para determinao do tempo Ve-Be: (A) tronco de cone de concreto com disco transparente posicionado para o incio do ensaio; e (B) concreto ocupando o formato cilndrico da cuba do equipamento, o que caracteriza o fim do ensaio.
182
Figura 7.14 - Curvas tempo Ve-Be versus tempo para os concretos de alto desempenho produzidos com CPV ARI Plus.
183
Figura 7.15 - Curvas tempo Ve-Be versus tempo para os concretos de alto desempenho produzidos com CPV ARI RS.
183
Figura 7.16 - Ensaio de caixa L para as misturas ensaiadas. 187Figura 7.17 - Ensaio da caixa L com a aplicao de uma fora vibratria para o
completo adensamento do concreto. As letras indicam a seqncia da evoluo do adensamento.
188
Figura 7.18 - Curva da tenso de escoamento versus tempo para microconcretos de alto desempenho produzidos com CPV ARI Plus.
191
Figura 7.19 - Curva da tenso de escoamento versus tempo para microconcretos de alto desempenho produzidos com CPV ARI RS.
191
Figura 7.20 - Ensaio de abatimento de tronco de cone modificado - caracterizao reolgica das misturas de alto desempenho: (A) aos 10 minutos; (B) aos 60 minutos; e (C) aos 120 minutos.
193
Figura 7.21 - Curva da tenso de escoamento versus tempo para concretos de alto desempenho produzidos com CPV ARI Plus.
195
Figura 7.22 - Curva da tenso de escoamento versus tempo para concretos de alto desempenho produzidos com CPV ARI RS.
195
Figura 7.23 - Curvas ascendentes de cisalhamento dos MCAD produzidos com CPV ARI Plus e com composio variada.
201
Figura 7.24 - Curvas ascendentes de cisalhamento dos MCAD produzidos com CPV ARI RS e com composio variada.
201
Figura 7.25 - Curvas ascendentes de cisalhamento dos MCAD produzidos com CPV ARI Plus e de acordo com os procedimentos propostos.
201
Figura 7.26 - Curvas ascendentes de cisalhamento dos MCAD produzidos com CPV ARI RS e de acordo com os procedimentos propostos.
202
Figura 7.27 - Curvas de cisalhamento dos MCAD, com variaes na composio, produzidos com CPV ARI Plus. Obs.: as setas indicam o sentido de aplicao da velocidade de cisalhamento.
203
Figura 7.28 - Curvas de cisalhamento dos MCAD produzidos com CPV ARI Plus e de acordo com os procedimentos de mistura propostos na pesquisa. Obs.: as setas indicam o sentido de aplicao da velocidade de cisalhamento.
203
Figura 7.29 - Curvas de cisalhamento dos MCAD, com variaes na composio, produzidos com CPV ARI RS. Obs.: as setas indicam o sentido de aplicao da velocidade de cisalhamento.
204
Figura 7.30 - Curvas de cisalhamento dos MCAD produzidos com CPV ARI RS e de acordo com os procedimentos de mistura propostos na pesquisa. Obs.: as setas indicam o sentido de aplicao da velocidade de cisalhamento.
204
Figura 7.31 - Curva do torque de escoamento versus tempo para os MCAD produzidos com composies variadas.
206
Figura 7.32 - Curva da viscosidade de torque versus tempo para os MCAD produzidos com composies variadas.
207
Figura 7.33 - Curva do torque de escoamento versus tempo para os MCAD produzidos com CPV ARI Plus e de acordo com os procedimentos de mistura propostos na pesquisa.
212
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viii
Figura 7.34 - Curva do torque de escoamento versus tempo para os MCAD produzidos com CPV ARI RS e de acordo com os procedimentos de mistura propostos na pesquisa.
213
Figura 7.35 - Curva da viscosidade de torque versus tempo para os MCAD produzidos com CPV ARI Plus e de acordo com os procedimentos de mistura propostos na pesquisa.
213
Figura 7.36 - Curva da viscosidade de torque versus tempo para os MCAD produzidos com CPV ARI RS e de acordo com os procedimentos de mistura propostos na pesquisa.
213
Figura 7.37 - Curvas do torque em funo do tempo para as misturas produzidas com CPV ARI Plus e com composies variadas.
218
Figura 7.38 - Curvas do torque em funo do tempo para as misturas produzidas com CPV ARI RS e com composies variadas.
218
Figura 7.39 - Fotos do ensaio de cisalhamento contnuo ao longo do tempo: (A) no incio do ensaio; (B) aps 30 minutos; (C) aps 60 minutos; (D) aps 90 minutos e (E) indicando o fim do ensaio (material sem coeso aderido na parede da cuba de ensaio p misturadora girando no vazio).
219
Figura 7.40 - Curvas do torque em funo do tempo para as misturas produzidas com CPV ARI Plus e de acordo com os procedimentos de mistura propostos na pesquisa.
221
Figura 7.41 - Curvas do torque em funo do tempo para as misturas produzidas com CPV ARI RS e de acordo com os procedimentos de mistura propostos na pesquisa.
221
Figura 7.42 - Evoluo da temperatura ao longo do tempo para os MCAD produzidos com CPV ARI Plus.
223
Figura 7.43 - Evoluo da temperatura ao longo do tempo para os MCAD produzidos com CPV ARI RS.
223
Figura 7.44 - Evoluo do pH ao longo do tempo para os MCAD produzidos com CPV ARI Plus.
225
Figura 7.45 - Evoluo do pH ao longo do tempo para os MCAD produzidos com CPV ARI RS.
226
Figura 7.46 - Correlao entre g versus h para as misturas produzidas com CPV ARI Plus (R2 = 0,042).
227
Figura 7.47 - Correlao entre g versus h para as misturas produzidas com CPV ARI RS (R2 = 0,050).
227
Figura 7.48 - Comparao entre a tenso de escoamento (determinada pelo ensaio de abatimento de tronco de cone modificado) e o torque de escoamento (determinado a partir do remetro) para os MCAD3 produzidos com CPV ARI Plus.
228
Figura 7.49 - Comparao entre a tenso de escoamento (determinada pelo ensaio de abatimento de tronco de cone modificado) e o torque de escoamento (determinado a partir do remetro) para os MCAD3 produzidos com CPV ARI RS.
229
Figura 7.50 - Comparao entre a viscosidade plstica (determinada pelo ensaio de abatimento de tronco de cone modificado) e a viscosidade de torque (determinada a partir do remetro) para os MCAD3 produzidos com CPV ARI Plus.
229
Figura 7.51 - Comparao entre a viscosidade plstica (determinada pelo ensaio de abatimento de tronco de cone modificado) e a viscosidade de torque (determinada a partir do remetro) para os MCAD3 produzidos com CPV ARI RS.
229
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ix
Figura 7.52 - Correlao entre o abatimento de tronco de cone tradicional e a tenso de escoamento (determinada pelo ensaio de abatimento de tronco de cone modificado) para os MCAD3 produzidos com CPV ARI Plus.
231
Figura 7.53 - Correlao entre o abatimento de tronco de cone tradicional e o torque de escoamento (determinado a partir do ajuste da curva de cisalhamento ao modelo binghamiano) para os MCAD3 produzidos com CPV ARI Plus.
231
Figura 7.54 - Correlao entre o abatimento de tronco de cone tradicional e a tenso de escoamento (determinada pelo ensaio de abatimento de tronco de cone modificado) para os MCAD3 produzidos com CPV ARI RS.
231
Figura 7.55 - Correlao entre o abatimento de tronco de cone tradicional e o torque de escoamento (determinado a partir do ajuste da curva de cisalhamento ao modelo binghamiano) para os MCAD3 produzidos com CPV ARI Plus.
231
Figura 7.56 - Correlao entre o abatimento de tronco de cone tradicional e a viscosidade plstica (determinada pelo ensaio de abatimento de tronco de cone modificado) para os MCAD3 produzidos com CPV ARI Plus.
231
Figura 7.57 - Correlao entre o abatimento de tronco de cone tradicional e a viscosidade de torque (determinada a partir do ajuste da curva de cisalhamento ao modelo binghamiano) para os MCAD3 produzidos com CPV ARI Plus.
231
Figura 7.58 - Correlao entre o abatimento de tronco de cone tradicional e a viscosidade plstica (determinada pelo ensaio de abatimento de tronco de cone modificado) para os MCAD3 produzidos com CPV ARI RS.
231
Figura 7.59 - Correlao entre o abatimento de tronco de cone tradicional e a viscosidade de torque (determinada a partir do ajuste da curva de cisalhamento ao modelo binghamiano) para os MCAD3 produzidos com CPV ARI RS.
231
Figura 7.60 - Evoluo da tenso de escoamento (o) e do abatimento (Ab) com o tempo para os MCAD3 produzidos com CPV ARI Plus.
233
Figura 7.61 - Evoluo do torque de escoamento (g) e do abatimento (Ab) com o tempo para os MCAD3 produzidos com CPV ARI Plus.
233
Figura 7.62 - Evoluo da tenso de escoamento (o) e do abatimento (Ab) com o tempo para os MCAD3 produzidos com CPV ARI RS.
234
Figura 7.63 - Evoluo do torque de escoamento (g) e do abatimento (Ab) com o tempo para os MCAD3 produzidos com CPV ARI RS.
234
Figura 7.64 - Evoluo da viscosidade plstica () e da viscosidade de torque (h) com o tempo para os MCAD3 produzidos com CPV ARI Plus.
235
Figura 7.65 - Evoluo da viscosidade plstica () e da viscosidade de torque (h) com o tempo para os MCAD3 produzidos com CPV ARI RS.
235
Figura 7.66 - Evoluo da fluidez (dimetro de concreto abatido D) e do torque de escoamento (g) com o tempo para os MCAD3 produzidos com CPV ARI Plus.
236
Figura 7.67 - Evoluo da fluidez (dimetro de concreto abatido D) e do torque de escoamento (g) com o tempo para os MCAD3 produzidos com CPV ARI RS.
237
Figura 7.68 - Fotos do ensaio de fluidez ao longo do tempo: (A) antes do cisalhamento (no incio do ensaio), (B) aps o primeiro, (C) o segundo e (D) o terceiro ciclos de cisalhamento.
237
-
x
Figura 7.69 - Betoneira de eixo inclinado usada na pesquisa. 239 Figura 7.70 - Argamassadeira planetria usada na pesquisa. 239 Figura 7.71 - Comparao da tenso de escoamento e do torque de escoamento
medidos a partir dos mtodos de ensaio considerados para cada mistura.
240
Figura 7.72 - Comparao da viscosidade plstica e da viscosidade de torque medidas a partir dos mtodos de ensaio considerados para cada mistura.
241
Figura A.1 - Curva granulomtrica da areia. 263 Figura A.2 - Curvas granulomtricas das britas 0, 1 e 2. 267 Figura D.1 - Parte ascendente da curva de cisalhamento do MCAD1 produzido
com CPV ARI Plus (10 minutos). 278
Figura D.2 - Parte descendente da curva de cisalhamento do MCAD1 produzido com CPV ARI Plus (10 minutos).
278
Figura D.3 - Parte ascendente da curva de cisalhamento do MCAD2 produzido com CPV ARI Plus (10 minutos).
278
Figura D.4 - Parte descendente da curva de cisalhamento do MCAD2 produzido com CPV ARI Plus (10 minutos).
278
Figura D.5 - Parte ascendente da curva de cisalhamento do MCAD3/A produzido com CPV ARI Plus (10 minutos).
278
Figura D.6 - Parte descendente da curva de cisalhamento do MCAD3/A produzido com CPV ARI Plus (10 minutos).
278
Figura D.7 - Parte ascendente da curva de cisalhamento do MCAD3/B produzido com CPV ARI Plus (10 minutos).
279
Figura D.8 - Parte descendente da curva de cisalhamento do MCAD3/B produzido com CPV ARI Plus (10 minutos).
279
Figura D.9 - Parte ascendente da curva de cisalhamento do MCAD3/C produzido com CPV ARI Plus (10 minutos).
279
Figura D.10 - Parte descendente da curva de cisalhamento do MCAD3/C produzido com CPV ARI Plus (10 minutos).
279
Figura D.11 - Parte ascendente da curva de cisalhamento do MCAD3/D produzido com CPV ARI Plus (10 minutos).
279
Figura D.12 - Parte descendente da curva de cisalhamento do MCAD3/D produzido com CPV ARI Plus (10 minutos).
279
Figura D.13 - Parte ascendente da curva de cisalhamento do MCAD3/E produzido com CPV ARI Plus (10 minutos).
279
Figura D.14 - Parte descendente da curva de cisalhamento do MCAD3/E produzido com CPV ARI Plus (10 minutos).
279
Figura D.15 - Parte ascendente da curva de cisalhamento do MCAD3/F produzido com CPV ARI Plus (10 minutos).
280
Figura D.16 - Parte descendente da curva de cisalhamento do MCAD3/F produzido com CPV ARI Plus (10 minutos).
280
Figura D.17 - Parte ascendente da curva de cisalhamento do MCAD1 produzido com CPV ARI Plus (30 minutos).
280
Figura D.18 - Parte descendente da curva de cisalhamento do MCAD1 produzido com CPV ARI Plus (30 minutos).
280
Figura D.19 - Parte ascendente da curva de cisalhamento do MCAD2 produzido com CPV ARI Plus (30 minutos).
280
Figura D.20 - Parte descendente da curva de cisalhamento do MCAD2 produzido com CPV ARI Plus (30 minutos).
280
-
xi
Figura D.21 - Parte ascendente da curva de cisalhamento do MCAD3/A produzido com CPV ARI Plus (30 minutos).
280
Figura D.22 - Parte descendente da curva de cisalhamento do MCAD3/A produzido com CPV ARI Plus (30 minutos).
280
Figura D.23 - Parte ascendente da curva de cisalhamento do MCAD3/B produzido com CPV ARI Plus (30 minutos).
281
Figura D.24 - Parte descendente da curva de cisalhamento do MCAD3/B produzido com CPV ARI Plus (30 minutos).
281
Figura D.25 - Parte ascendente da curva de cisalhamento do MCAD3/C produzido com CPV ARI Plus (30 minutos).
281
Figura D.26 - Parte descendente da curva de cisalhamento do MCAD3/C produzido com CPV ARI Plus (30 minutos).
281
Figura D.27 - Parte ascendente da curva de cisalhamento do MCAD3/D produzido com CPV ARI Plus (30 minutos).
281
Figura D.28 - Parte descendente da curva de cisalhamento do MCAD3/D produzido com CPV ARI Plus (30 minutos).
281
Figura D.29 - Parte ascendente da curva de cisalhamento do MCAD3/E produzido com CPV ARI Plus (30 minutos).
281
Figura D.30 - Parte descendente da curva de cisalhamento do MCAD3/E produzido com CPV ARI Plus (30 minutos).
281
Figura D.31 - Parte ascendente da curva de cisalhamento do MCAD3/F produzido com CPV ARI Plus (30 minutos).
282
Figura D.32 - Parte descendente da curva de cisalhamento do MCAD3/F produzido com CPV ARI Plus (30 minutos).
282
Figura D.33 - Parte ascendente da curva de cisalhamento do MCAD1 produzido com CPV ARI Plus (60 minutos).
282
Figura D.34 - Parte descendente da curva de cisalhamento do MCAD1 produzido com CPV ARI Plus (60 minutos).
282
Figura D.35 - Parte ascendente da curva de cisalhamento do MCAD2 produzido com CPV ARI Plus (60 minutos).
282
Figura D.36 - Parte descendente da curva de cisalhamento do MCAD2 produzido com CPV ARI Plus (60 minutos).
282
Figura D.37 - Parte ascendente da curva de cisalhamento do MCAD3/A produzido com CPV ARI Plus (60 minutos).
282
Figura D.38 - Parte descendente da curva de cisalhamento do MCAD3/A produzido com CPV ARI Plus (60 minutos).
282
Figura D.39 - Parte ascendente da curva de cisalhamento do MCAD3/B produzido com CPV ARI Plus (60 minutos).
283
Figura D.40 - Parte descendente da curva de cisalhamento do MCAD3/B produzido com CPV ARI Plus (60 minutos).
283
Figura D.41 - Parte ascendente da curva de cisalhamento do MCAD3/C produzido com CPV ARI Plus (60 minutos).
283
Figura D.42 - Parte descendente da curva de cisalhamento do MCAD3/C produzido com CPV ARI Plus (60 minutos).
283
Figura D.43 - Parte ascendente da curva de cisalhamento do MCAD3/D produzido com CPV ARI Plus (60 minutos).
283
Figura D.44 - Parte descendente da curva de cisalhamento do MCAD3/D produzido com CPV ARI Plus (60 minutos).
283
Figura D.45 - Parte ascendente da curva de cisalhamento do MCAD3/E produzido com CPV ARI Plus (60 minutos).
283
-
xii
Figura D.46 - Parte descendente da curva de cisalhamento do MCAD3/E produzido com CPV ARI Plus (60 minutos).
283
Figura D.47 - Parte ascendente da curva de cisalhamento do MCAD3/F produzido com CPV ARI Plus (60 minutos).
284
Figura D.48 - Parte descendente da curva de cisalhamento do MCAD3/F produzido com CPV ARI Plus (60 minutos).
284
Figura D.49 - Parte ascendente da curva de cisalhamento do MCAD1 produzido com CPV ARI RS (10 minutos).
284
Figura D.50 - Parte descendente da curva de cisalhamento do MCAD1 produzido com CPV ARI RS (10 minutos).
284
Figura D.51 - Parte ascendente da curva de cisalhamento do MCAD2 produzido com CPV ARI RS (10 minutos).
284
Figura D.52 - Parte descendente da curva de cisalhamento do MCAD2 produzido com CPV ARI RS (10 minutos).
284
Figura D.53 - Parte ascendente da curva de cisalhamento do MCAD3/A produzido com CPV ARI RS (10 minutos).
284
Figura D.54 - Parte descendente da curva de cisalhamento do MCAD3/A produzido com CPV ARI RS (10 minutos).
284
Figura D.55 - Parte ascendente da curva de cisalhamento do MCAD3/B produzido com CPV ARI RS (10 minutos).
285
Figura D.56 - Parte descendente da curva de cisalhamento do MCAD3/B produzido com CPV ARI RS (10 minutos).
285
Figura D.57 - Parte ascendente da curva de cisalhamento do MCAD3/C produzido com CPV ARI RS (10 minutos).
285
Figura D.58 - Parte descendente da curva de cisalhamento do MCAD3/C produzido com CPV ARI RS (10 minutos).
285
Figura D.59 - Parte ascendente da curva de cisalhamento do MCAD3/D produzido com CPV ARI RS (10 minutos).
285
Figura D.60 - Parte descendente da curva de cisalhamento do MCAD3/D produzido com CPV ARI RS (10 minutos).
285
Figura D.61 - Parte ascendente da curva de cisalhamento do MCAD3/E produzido com CPV ARI RS (10 minutos).
285
Figura D.62 - Parte descendente da curva de cisalhamento do MCAD3/E produzido com CPV ARI RS (10 minutos).
285
Figura D.63 - Parte ascendente da curva de cisalhamento do MCAD3/F produzido com CPV ARI RS (10 minutos).
286
Figura D.64 - Parte descendente da curva de cisalhamento do MCAD3/F produzido com CPV ARI RS (10 minutos).
286
Figura D.65 - Parte ascendente da curva de cisalhamento do MCAD1 produzido com CPV ARI RS (30 minutos).
286
Figura D.66 - Parte descendente da curva de cisalhamento do MCAD1 produzido com CPV ARI RS (30 minutos).
286
Figura D.67 - Parte ascendente da curva de cisalhamento do MCAD2 produzido com CPV ARI RS (30 minutos).
286
Figura D.68 - Parte descendente da curva de cisalhamento do MCAD2 produzido com CPV ARI RS (30 minutos).
286
Figura D.69 - Parte ascendente da curva de cisalhamento do MCAD3/A produzido com CPV ARI RS (30 minutos).
286
Figura D.70 - Parte descendente da curva de cisalhamento do MCAD3/A produzido com CPV ARI RS (30 minutos).
286
-
xiii
Figura D.71 - Parte ascendente da curva de cisalhamento do MCAD3/B produzido com CPV ARI RS (30 minutos).
287
Figura D.72 - Parte descendente da curva de cisalhamento do MCAD3/B produzido com CPV ARI RS (30 minutos).
287
Figura D.73 - Parte ascendente da curva de cisalhamento do MCAD3/C produzido com CPV ARI RS (30 minutos).
287
Figura D.74 - Parte descendente da curva de cisalhamento do MCAD3/C produzido com CPV ARI RS (30 minutos).
287
Figura D.75 - Parte ascendente da curva de cisalhamento do MCAD3/D produzido com CPV ARI RS (30 minutos).
287
Figura D.76 - Parte descendente da curva de cisalhamento do MCAD3/D produzido com CPV ARI RS (30 minutos).
287
Figura D.77 - Parte ascendente da curva de cisalhamento do MCAD3/E produzido com CPV ARI RS (30 minutos).
287
Figura D.78 - Parte descendente da curva de cisalhamento do MCAD3/E produzido com CPV ARI RS (30 minutos).
287
Figura D.79 - Parte ascendente da curva de cisalhamento do MCAD3/F produzido com CPV ARI RS (30 minutos).
288
Figura D.80 - Parte descendente da curva de cisalhamento do MCAD3/F produzido com CPV ARI RS (30 minutos).
288
Figura D.81 - Parte ascendente da curva de cisalhamento do MCAD1 produzido com CPV ARI RS (60 minutos).
288
Figura D.82 - Parte descendente da curva de cisalhamento do MCAD1 produzido com CPV ARI RS (60 minutos).
288
Figura D.83 - Parte ascendente da curva de cisalhamento do MCAD2 produzido com CPV ARI RS (60 minutos).
288
Figura D.84 - Parte descendente da curva de cisalhamento do MCAD2 produzido com CPV ARI RS (60 minutos).
288
Figura D.85 - Parte ascendente da curva de cisalhamento do MCAD3/A produzido com CPV ARI RS (60 minutos).
288
Figura D.86 - Parte descendente da curva de cisalhamento do MCAD3/A produzido com CPV ARI RS (60 minutos).
288
Figura D.87 - Parte ascendente da curva de cisalhamento do MCAD3/B produzido com CPV ARI RS (60 minutos).
289
Figura D.88 - Parte descendente da curva de cisalhamento do MCAD3/B produzido com CPV ARI RS (60 minutos).
289
Figura D.89 - Parte ascendente da curva de cisalhamento do MCAD3/C produzido com CPV ARI RS (60 minutos).
289
Figura D.90 - Parte descendente da curva de cisalhamento do MCAD3/C produzido com CPV ARI RS (60 minutos).
289
Figura D.91 - Parte ascendente da curva de cisalhamento do MCAD3/D produzido com CPV ARI RS (60 minutos).
289
Figura D.92 - Parte descendente da curva de cisalhamento do MCAD3/D produzido com CPV ARI RS (60 minutos).
289
Figura D.93 - Parte ascendente da curva de cisalhamento do MCAD3/E produzido com CPV ARI RS (60 minutos).
289
Figura D.94 - Parte descendente da curva de cisalhamento do MCAD3/E produzido com CPV ARI RS (60 minutos).
289
Figura D.95 - Parte ascendente da curva de cisalhamento do MCAD3/F produzido com CPV ARI RS (60 minutos).
290
-
xiv
Figura D.96 - Parte descendente da curva de cisalhamento do MCAD3/F produzido com CPV ARI RS (60 minutos).
290
-
xv
LLIISSTTAA DDEE TTAABBEELLAASS
Tabela 2.1 - Grau de hidratao necessrio para desconexo de poros, em funo da relao gua/cimento e teor de slica ativa.
15
Tabela 4.1 - Esquema da nomenclatura para trabalhabilidade. 49Tabela 4.2 - Influncia do aumento da proporo dos materiais constituintes da
mistura sobre a trabalhabilidade. 64
Tabela 5.1 - Equaes que relacionam a tenso e a taxa de cisalhamento para descrever o comportamento ao escoamento de concretos no estado fresco.
83
Tabela 5.2 - Evoluo dos parmetros reolgicos durante a utilizao do concreto fresco. Interpretao e correo do problema encontrado.
97
Tabela 5.3 - Relao entre as foras entre as partculas, o estado de disperso e a reologia das suspenses.
105
Tabela 6.1 - Traos a serem analisados na pesquisa. 152Tabela 6.2 - Procedimentos de mistura avaliados para a produo das pastas de
cimento. 154
Tabela 6.3 - Exemplo da determinao da composio ideal entre dois agregados de granulometrias diferentes atravs da massa unitria no estado compactado.
154
Tabela 7.1 - Variao do procedimento de mistura e os correspondentes tempos de escoamento para as pastas de cimento produzidas com slica ativa.
161
Tabela 7.2 - Tempos de escoamento para pastas de aglomerantes incorporadas com SP determinados atravs do ensaio de cone de Marsh.
164
Tabela 7.3 - reas de espalhamento obtidas a partir do ensaio de miniabatimento para pastas de cimento com e sem a adio de slica ativa.
165
Tabela 7.4 - Caractersticas das matrizes pasta de cimento e/ou de aglomerantes a serem incorporadas s misturas de concretos de alto desempenho.
167
Tabela 7.5 - Composio ideal entre areia e brita 0 (microconcreto). 167Tabela 7.6 - Composio ideal entre britas 1 e 2 (concreto). 167Tabela 7.7 - Traos definitivos e ajustados para as misturas de alto desempenho
estudadas na pesquisa. 170
Tabela 7.8 - Resultados do ensaio de abatimento de tronco de cone para os microconcretos de alto desempenho. Abatimentos em [mm].
171
Tabela 7.9 - Resultados do ensaio de abatimento de tronco de cone para os concretos de alto desempenho. Abatimentos em [mm].
175
Tabela 7.10 - Resultados do ensaio de consistmetro de Ve-Be para os microconcretos de alto desempenho. Tempos em [s].
178
Tabela 7.11 - Resultados do ensaio de consistmetro de Ve-Be para os concretos de alto desempenho. Tempos em [s].
182
Tabela 7.12 - Resultados obtidos e observaes feitas para a avaliao da capacidade de escoamento de MCAD produzidos com CPV ARI Plus atravs da caixa L.
185
Tabela 7.13 - Resultados obtidos e observaes feitas para a avaliao da capacidade de escoamento de MCAD produzidos com CPV ARI RS atravs da caixa L.
186
-
xvi
Tabela 7.14 - Resultados obtidos e observaes feitas para a avaliao da capacidade de escoamento de CAD produzidos com CPV ARI Plus atravs da caixa L.
186
Tabela 7.15 - Resultados obtidos e observaes feitas para a avaliao da capacidade de escoamento de CAD produzidos com CPV ARI RS atravs da caixa L.
187
Tabela 7.16 - Parmetros reolgicos para os MCAD estudados. 190 Tabela 7.17 - Parmetros reolgicos para os CAD estudados. 194 Tabela 7.18 - rea de histerese das curvas de cisalhamento dos MCAD estudados. 204 Tabela 7.19 - Parmetros reolgicos obtidos a partir do ajuste das curvas de
cisalhamento dos MCAD estudados. 206
Tabela 7.20 - Parmetros reolgicos obtidos a partir do ajuste das curvas de cisalhamento dos MCAD produzidos de acordo com os procedimentos de mistura propostos na pesquisa.
212
Tabela 7.21 - Valores da fluidez medida antes e aps o ciclo de cisalhamento pra os MCAD produzidos com CPV ARI Plus e CPV ARI RS.
236
Tabela 7.22 - Valores dos fatores considerados na avaliao do comportamento dos MCAD a partir do ensaio de abatimento de tronco modificado (para um intervalo de 30 minutos entre a mistura e o lanamento do material).
245
Tabela 7.23 - Pontuao dos fatores considerados na avaliao dos comportamentos dos MCAD a partir do ensaio de abatimento de tronco de cone modificado (para um intervalo de 30 minutos entre a mistura e o lanamento do material).
246
Tabela 7.24 - Valores dos fatores considerados na avaliao do comportamento dos MCAD a partir do remetro (para um intervalo de 30 minutos entre a mistura e o lanamento do material).
247
Tabela 7.25 - Pontuao dos fatores considerados na avaliao dos comportamentos dos MCAD a partir do remetro (para um intervalo de 30 minutos entre a mistura e o lanamento do material).
248
Tabela 7.26 - Valores dos fatores considerados na avaliao do comportamento dos MCAD a partir do ensaio de abatimento de tronco modificado (para um intervalo de 60 minutos entre a mistura e o lanamento do material).
249
Tabela 7.27 - Pontuao dos fatores considerados na avaliao dos comportamentos dos MCAD a partir do ensaio de abatimento de tronco de cone modificado (para um intervalo de 60 minutos entre a mistura e o lanamento do material).
250
Tabela 7.28 - Valores dos fatores considerados na avaliao do comportamento dos MCAD a partir do remetro (para um intervalo de 60 minutos entre a mistura e o lanamento do material).
251
Tabela 7.29 - Pontuao dos fatores considerados na avaliao dos comportamentos dos MCAD a partir do remetro (para um intervalo de 60 minutos entre a mistura e o lanamento do material).
252
Tabela A.1 - Propriedades qumicas e composio potencial dos cimentos utilizados na pesquisa.
260
Tabela A.2 - Propriedades fsicas dos cimentos utilizados na pesquisa. 261 Tabela A.3 - Composio granulomtrica do agregado mido. 263 Tabela A.4 - Composio granulomtrica do agregado grado (brita 0). 266 Tabela A.5 - Composio granulomtrica do agregado grado (brita 1). 266 Tabela A.6 - Composio granulomtrica do agregado grado (brita 2). 267
-
xvii
Tabela A.7 - Massa unitria, massa especfica, absoro, teor de materiais pulverulentos, nmero de angulosidade e ndice de forma (agregados grados).
267
Tabela A.8 - Composio qumica e perda ao fogo da SFS empregada na pesquisa.
269
Tabela B.1 - Massa especfica e consumo de materiais para microconcretos de alto desempenho produzidos com CPV ARI Plus.
270
Tabela B.2 - Massa especfica e consumo de materiais para microconcretos de alto desempenho produzidos com CPV ARI RS.
271
Tabela B.3 - Tempos de incio e fim de pega das pastas de cimento que compem os microconcretos de alto desempenho (em [min]).
271
Tabela B.4 - Resistncia compresso, resistncia trao e mdulo de elasticidade dos microconcretos de alto desempenho produzidos com CPV ARI Plus.
271
Tabela B.5 - Resistncia compresso, resistncia trao e mdulo de elasticidade dos microconcretos de alto desempenho produzidos com CPV ARI RS.
272
Tabela B.6 - Massa especfica e consumo de materiais para concretos de alto desempenho produzidos com CPV ARI Plus.
273
Tabela B.7 - Massa especfica e consumo de materiais para concretos de alto desempenho produzidos com CPV ARI RS.
273
Tabela B.8 - Tempos de incio e fim de pega das pastas de cimento que compem os concretos de alto desempenho (em [min]).
273
Tabela B.9 - Resistncia compresso, resistncia trao e mdulo de elasticidade dos concretos de alto desempenho produzidos com CPV ARI Plus.
274
Tabela B.10 - Resistncia compresso, resistncia trao e mdulo de elasticidade dos concretos de alto desempenho produzidos com CPV ARI RS.
274
Tabela C.1 - Tempos de escoamento determinados a partir do ensaio de cone de Marsh para as pastas de cimento incorporadas com slica ativa.
275
Tabela C.2 - Dimetros das pastas de cimento abatidas, com e sem a adio de slica ativa, determinados atravs do ensaio de miniabatimento.
276
Tabela D.1 - Valores dos abatimentos de tronco de cone e dos tempos de abatimento parcial determinados atravs do ensaio de abatimento de tronco modificado para os MCAD.
276
Tabela D.2 - Valores dos abatimentos de tronco de cone e dos tempos de abatimento parcial determinados atravs do ensaio de abatimento de tronco modificado para os CAD.
277
Tabela D.3 - Resumo dos coeficientes de ajuste dos modelos reolgicos considerados.
290
-
xviii
-
xix
LLIISSTTAA DDEE SSMMBBOOLLOOSS EE AABBRREEVVIIAATTUURRAASS - Tenso de cisalhamento o Tenso de escoamento - Viscosidade plstica - Taxa de cisalhamento - Teor ideal de argamassa a/agl Relao gua/aglomerante
a/c Relao gua/cimento
Aft Etringita
AFm Monossulfoaluminato de clcio hidratado
ASTM American Society for Testing and Materials
B.E.T. Brunauer-Emmett-Teller
BS British Standards
Ca(OH)2 Hidrxido de clcio
C2S Silicato diclcico
C3A Aluminato triclcico
C3S Silicato triclcico
C4AF Ferroaluminato tetraclcico
CAA Concreto auto-adensvel
CAD Concreto de alto desempenho
CAR Concreto de alta resistncia
CPV ARI Plus Cimento Portland de alta resistncia inicial
CPV ARI RS Cimento Portland de alta resistncia inicial e resistente a sulfatos
C-S-H Silicato de clcio hidratado
Dmx Dimenso mxima caracterstica do agregado
DNER Departamento Nacional de Estradas de Rodagem
g Torque de escoamento
h Viscosidade de torque
MCAD Microconcreto de alto desempenho
NBR Norma Brasileira Registrada
NM Norma Mercosul
PS Ponto de saturao do aditivo superplastificante
RPM Rotaes por minuto
RPS Rotaes por segundo
SFS Slica ativa de ferro-silcio ou silcio metlico
SP Aditivo superplastificante
-
xx
-
xxi
RREESSUUMMOO CASTRO, A. L. Aplicao de conceitos reolgicos na tecnologia dos concretos de alto desempenho. Tese (Doutorado) em Cincia e Engenharia de Materiais, Universidade de So Paulo. So Carlos/SP, 2007. Do ponto de vista reolgico, o concreto fresco flui como um lquido. Sendo assim, o seu
comportamento no estado fresco deve ser estudado a partir dos conceitos da reologia,
cincia voltada para o estudo das deformaes e escoamento de um fluido sob a influncia
de tenses. As estruturas bem planejadas, dependendo do processo adotado para sua
confeco, so executadas em tempo muito pequeno aps a mistura dos materiais que iro
constituir os concretos. Assim, a trabalhabilidade do concreto um parmetro importante a
ser estudado, tanto por facilitar o lanamento do material quanto pelas decises
relacionadas com a forma desse lanamento. Tradicionalmente, a trabalhabilidade do
concreto est associada sua consistncia, expressa em termos de abatimento obtido no
ensaio de tronco de cone, que, apesar de ser um mtodo de ensaio bastante utilizado, no
a quantifica totalmente. Isto porque o concreto se comporta como um fluido binghamiano,
sendo, ento, caracterizado por dois parmetros reolgicos: a tenso de escoamento e a
viscosidade plstica. Assim, o presente trabalho determina alguns parmetros de medida, a
partir de conceitos reolgicos, para a verificao do comportamento de alguns tipos de
concreto de alto desempenho no estado fresco, com adio de slica ativa. Para isso, foram
usados tanto os mtodos de ensaios tradicionais ensaio de abatimento de tronco de cone
e consistmetro de Ve-Be quanto equipamentos mais modernos remetro. Uma
modificao do ensaio de abatimento tradicional tambm foi usada como uma tentativa de
simplificar a determinao dos parmetros reolgicos que caracterizam o comportamento
dos concretos frescos. A capacidade dos concretos escoarem sob influncia do seu peso
prprio foi avaliada atravs do ensaio da caixa L. A identificao da natureza reolgica dos
concretos foi feita com o auxlio de um remetro. A trabalhabilidade dos concretos foi
avaliada a partir dos mtodos de ensaio que medem os dois parmetros reolgicos e sua
perda ao longo do tempo foi associada evoluo dos parmetros medidos. Apesar de
terem sido classificadas como misturas fluidas, nenhum concreto apresentou escoamento
suficiente que o caracterizasse como um material auto-adensvel, porm apresentou bom
escoamento sob a energia de um vibrador. A natureza reolgica dos concretos foi
identificada como sendo realmente semelhante a um fluido binghamiano. A trabalhabilidade,
bem como sua perda ao longo do tempo, foram associadas evoluo dos parmetros
reolgicos: observou-se um aumento da tenso de escoamento (ou torque de escoamento),
enquanto a viscosidade plstica (ou viscosidade de torque) permaneceu praticamente
constante durante os 60 minutos em que o comportamento foi acompanhado. Conclui-se
que para a trabalhabilidade dos CAD, h inmeros outros fatores importantes a serem
considerados no prosseguimento da pesquisa, os quais devero levar em conta parmetros
associados produo, ao transporte e ao lanamento do material.
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xxii
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AABBSSTTRRAACCTT CASTRO, A. L. The application of rheological concepts on the high performance concretes technology. Ph.D. Thesis Cincia e Engenharia de Materiais, Universidade de So Paulo. So Carlos/SP, 2007.
From the rheological point of view, the fresh concrete flows as a liquid. In such case, its fresh
behavior should be studied from the concepts of rheology, the science which concerns the
study of deformation and flow of a fluid under stress influence. The well designed structures,
depending on the process considered in their production, are performed in a very short time
after the mixture of the materials that will constitute the concretes. Thus, the concrete
workability is an important parameter to be studied, even for facilitating the material
placement and for the decisions related with the method of this process. Traditionally, the
concrete workability is associated to its consistency, expressed in terms of the slump value
measured by the slump test that, in spite of being a quite used test, does not quantify it
totally. It happens because the concrete behaves as a Bingham fluid, being described by two
rheological parameters: the yield stress and the plastic viscosity. Thus, the present research
determines some measure parameters from rheological concepts to verify the behavior of
some types of fresh high performance concrete (with silica fume addition). For this, both
traditional test methods slump test and Vebe consistometer and more recent equipments
rheometer were used. A modification of the traditional slump test was also used as an
attempt to simplify the determination of the rheological parameters that describe the fresh
concretes behaviors. The capacity of the concretes flow under the influence of their own
weight was evaluated by the L-box test. The identification of the concretes rheological
behavior was made with a rheometer. The concretes workability was evaluated from test
methods that measure the two rheological parameters and its loss over time was associated
to the evolution of the measured parameters. In spite of being classified as fluid mixtures,
none of the concretes presented enough flow to describe it as a self-compacting material;
however they presented a good flow under vibration energy. The concrete rheological
behavior was identified as being similar to a Bingham fluid. The workability, as its loss over
time, was associated to the evolution of the rheological parameters: an increase of the yield
stress (or flow resistance) was observed, while the plastic viscosity (or torque viscosity)
stayed practically constant during the 60 minutes in which the behavior was followed. It is
concluded that for the high performance concretes workability, there are other several
important factors to be considered in the research pursuit, which should consider the
parameters associated to the materials production, transport and placement.
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Aplicao de conceitos reolgicos na tecnologia dos concretos de alto desempenho
CCAAPPTTUULLOO 11 IINNTTRROODDUUOO
A utilizao do concreto de alto desempenho (CAD) iniciou-se no exterior nos
anos 70. No Brasil, a slica ativa s foi introduzida em 1984, sendo a primeira
utilizao registrada em 1985 (EESC-USP). Desde ento, seu uso vem se
multiplicando. Esse aumento na aplicao de concretos especiais em obras da
construo civil se d pela procura de concretos durveis que prolongam a vida til
das estruturas e, conseqentemente, reduzem os custos com manuteno.
O concreto considerado um material composto, tendo como componentes
principais o cimento, os agregados mido e grado e a gua. No caso do CAD,
aditivos qumicos e adies minerais ou no so incorporados mistura
tradicional para que a obteno de uma variedade de propriedades e
caractersticas melhoradas seja possvel.
Em termos reolgicos, o concreto pode ser entendido como uma
concentrao de partculas slidas em suspenso (agregados) em um lquido
viscoso (pasta de cimento). A pasta de cimento, por sua vez, no se configura
como um lquido homogneo, sendo composta por partculas (gros de cimento) e
um lquido (gua). De um ponto de vista macroscpico, diz-se que o concreto flui
como um lquido (FERRARIS, 1996; 1999).
Assim, sendo o concreto um lquido, para se estudar o seu comportamento
deformao no estado fresco, parece muito adequado buscar os conceitos da
reologia, cincia voltada para o estudo da deformao e escoamento de um fluido
sob a influncia de tenses.
Desde que Powers e Wiler introduziram seu plasticizmetro em 1941,
diversas tentativas tm sido feitas para se aplicar uma aproximao mais
fundamental ao estudo das propriedades do concreto fresco. Porm, a maioria
dessas tentativas resultou apenas em prottipos de equipamentos. Os mtodos
mais comumente utilizados so baseados em mtodos de ensaio empricos, como
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Captulo 1 - Introduo
Aplicao de conceitos reolgicos na tecnologia dos concretos de alto desempenho
2
o ensaio de abatimento de tronco de cone introduzido por Abrams em 1918. Um
grande avano na avaliao da trabalhabilidade do concreto foi obtido em 1973,
quando Tattersall introduziu o ensaio de dois pontos da trabalhabilidade. Esse
equipamento, que esteve comercialmente disponvel por mais de uma dcada, est
bem documentado na literatura (WALLEVIK & GJRV, 1990b). Desde ento, a investigao do comportamento reolgico do concreto fresco tem ocorrido
continuamente.
Nos ltimos anos, a reologia do concreto fresco tem sido estudada com
determinaes que variam entre mtodos de ensaio simples e prticos, como o
ensaio de abatimento de tronco de cone, at equipamentos mais sofisticados que
determinam as curvas de cisalhamento do material, como os remetros. Porm,
ainda no muito comum o uso dessa cincia para se estudar as propriedades de
escoamento do concreto fresco.
A dificuldade da aplicao de medidas reolgicas em concreto est
relacionada com as grandes partculas de agregado grado que compe a mistura,
que impossibilitam o uso de remetros tradicionais, tais como o viscosmetro capilar
ou o viscosmetro cilndrico. Porm, equipamentos com dimenses suficientemente
grandes tm sido construdos, possibilitando a construo das curvas de
cisalhamento desses materiais.
Como o concreto fresco um material extremamente heterogneo, com
descontinuidades mecnicas internas extremas, a considerao de um meio
contnuo torna-se inaceitvel. Assim, as curvas de cisalhamento tm sido plotadas
dando o torque como uma funo da velocidade de rotao. Como o torque um
valor mecnico dependente do material estudado e da geometria do equipamento
utilizado no estudo, qualquer modelao matemtica elaborada para transformar
esse parmetro em tenso se torna sem sentido. O mesmo se aplica se a tentativa
for feita para a obteno da taxa de cisalhamento a partir da velocidade de rotao
(LEGRAND, 1994).
Assim, a dificuldade apresentada pelo estudo reolgico pode ser verificada,
mas qualquer tentativa em mascarar o nvel de complexidade introduzido pela
considerao da heterogeneidade ao longo do desenvolvimento das determinaes
globais em concreto destituda de qualquer significado prtico.
Porm, isso no significa dizer que tal aproximao intil (LEGRAND,
1994). Em termos prticos, essa aproximao leva aos ensaios de trabalhabilidade
que constituem a nica maneira de obteno de dados essenciais sobre a
capacidade do material apresentar o desempenho esperado, de maneira simples e
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Captulo 1 - Introduo
Aplicao de conceitos reolgicos na tecnologia dos concretos de alto desempenho
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direta. importante no buscar obter caractersticas reolgicas globais e
intrnsecas por meio desses ensaios e deve-se manter em mente que os resultados
obtidos dependero do material estudado, da geometria do equipamento utilizado e
das condies de ensaio adotadas.
No entanto, a simples considerao de que a trabalhabilidade seja o nico
parmetro importante deve ser visto com cautela. As dificuldades passam pelas
consideraes que envolvem desde os prprios materiais j na fabricao de
concretos grande variabilidade da matria-prima (retirada de regies variadas
dentro das prprias jazidas), disponibilidade e forma de estocagem desses
materiais at a correo de suas partes na escala do processo industrial
envolvido, nos equipamentos de mistura, nas consideraes de transporte,
redosagem, lanamento e adensamento do material. Dessa forma, entende-se a
trabalhabilidade final, que seria a caracterstica ltima do concreto a ser lanado em
moldes, como uma suplantao de problemticas envolvidas at esse estgio.
Assim, ao projetar um bom mtodo de ensaio para a avaliao da
trabalhabilidade, deve-se considerar a caracterizao do concreto sob condies
bem prximas das condies que seriam ideais de lanamento e medir parmetros
que estejam ligados com a qualidade do material.
O presente trabalho apresenta um estudo sobre a trabalhabilidade de
concretos de alto desempenho a partir de conceitos reolgicos. Para isso, foram
usados tanto os mtodos de ensaio tradicionais ensaio de abatimento de tronco
de cone e consistmetro de Ve-Be quanto equipamentos mais modernos
remetro. Uma modificao do ensaio de abatimento tradicional tambm foi usada
como uma tentativa de simplificar a determinao dos parmetros reolgicos que
caracterizam o comportamento dos concretos frescos.
Consideram-se tempos de 30 e 60 minutos como aqueles mximos que
estariam envolvidos desde a produo at o lanamento de concretos em obras
efetivamente planejadas, verificando-se os diversos parmetros envolvidos nesse
planejamento.
Como a trabalhabilidade de uma mistura de concreto pode ser influenciada
por diversos fatores, alguns desses fatores foram considerados na pesquisa: os
materiais constituintes da mistura (tipo de cimento, dimenso mxima caracterstica
do agregado grado e a incorporao de adies qumica e mineral) e o
procedimento de mistura empregado na produo das mesmas.
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Captulo 1 - Introduo
Aplicao de conceitos reolgicos na tecnologia dos concretos de alto desempenho
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A natureza reolgica dos concretos foi identificada como sendo semelhante a
um fluido binghamiano[1.1]. Com isso, duas constantes reolgicas so necessrias
para a caracterizao do comportamento do material no estado fresco: tenso de
escoamento e viscosidade plstica, ou ainda, em unidades de torque, torque de
escoamento e viscosidade de torque.
A trabalhabilidade, bem como sua perda ao longo do tempo, foram
associadas evoluo dos parmetros reolgicos que caracterizam o
comportamento das misturas no estado fresco: observou-se um aumento da tenso
de escoamento (ou torque de escoamento), enquanto a viscosidade plstica (ou
viscosidade de torque) permaneceu praticamente constante durante os 60 minutos
em que o comportamento foi acompanhado.
Tambm foram estudadas correlaes entre os vrios parmetros medidos,
como uma tentativa de associar os diversos mtodos de ensaio usados na
avaliao da trabalhabilidade dos concretos. Observou-se que a tenso de
escoamento e o torque de escoamento apresentaram uma boa correlao com o
abatimento, porm para a viscosidade plstica e para a viscosidade de torque a
correlao com o abatimento no foi to boa assim (menores coeficientes de
correlao), mostrando que o abatimento mais sensvel tenso de escoamento
ou torque de escoamento do que viscosidade plstica ou viscosidade de torque.
Os parmetros medidos pelos mtodos de ensaio que determinam os dois
parmetros reolgicos que caracterizam o comportamento do concreto fresco
ensaio de abatimento de tronco de cone modificado e remetro mostram boas
correlaes tanto entre a tenso de escoamento e o torque de escoamento quanto
entre a viscosidade plstica e a viscosidade de torque.
1.1 Importncia e justificativa do estudo
O comportamento de misturas de alto desempenho no estado fresco sempre
crtico para a execuo de uma construo com sucesso e um desempenho
satisfatrio do material a longo prazo. Porm, as informaes sobre a
trabalhabilidade dessas misturas tendem a ser dispersas em publicaes sobre o
material no estado endurecido. Tais fontes geralmente mencionam o mtodo de
produo para um tipo de concreto em particular, mas os parmetros relacionados
[1.1] Fluidos binghamianos ou plsticos fluidos que se comportam como um slido at que uma tenso mnima seja excedida; em seguida, a relao entre a tenso de cisalhamento e a taxa de cisalhamento torna-se linear.
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Captulo 1 - Introduo
Aplicao de conceitos reolgicos na tecnologia dos concretos de alto desempenho
5
com a trabalhabilidade do material so escolhidos arbitrariamente e raramente so
investigados (BARTOS, 1994).
Por um processo contnuo no qual o custo da mo-de-obra tem aumentado
com relao ao custo dos materiais, existe uma tendncia em considerar os
materiais agrupados como uma suspenso concentrada e no como um
empacotamento granular (De LARRARD et al., 1994). Assim, dada a diversidade
dos concretos existentes na atualidade, especialmente importante caracterizar
suas propriedades de trabalhabilidade a fim de se determinar corretamente os
materiais constituintes da mistura e os mtodos de lanamento do material.
Omitindo-se a evoluo do comportamento das pastas de cimento, relacionado
com a atividade qumica inicial do cimento na presena de gua, esses materiais
so caracterizados por um comportamento binghamiano e, mais particularmente,
pseudoplstico ou dilatante dependendo da concentrao de cimento na mistura. A
tenso de escoamento explicada pela floculao entre as partculas, sobre a qual
possvel agir tanto pela incorporao de aditivos superplastificantes quanto pela
aplicao de uma fora vibratria. As pastas de cimento tambm exibem alguma
tixotropia e sua estrutura geralmente modificada pelo fenmeno da exsudao
(De LARRARD et al., 1994). O comportamento das pastas de cimento exibe um
grau de complexidade que normal em reologia e, dessa maneira, no resistente
descrio cientfica.
O mesmo no verdade para o concreto, pelo menos por duas razes: a
instabilidade intrnseca do material durante o escoamento e os efeitos de
aglomerao relacionados com a dimenso limitada da parte de concreto (efeito
parede) (De LARRARD et al., 1994). A fim de descrever o comportamento reolgico
do concreto fresco, necessrio ter certeza se o teor de ar incorporado no muda
significativamente medida que o concreto escoa e se a amostra permanece
suficientemente homognea.
De qualquer maneira, a caracterizao reolgica do concreto tem muitas
aplicaes que podem interessar na estimativa das seguintes caractersticas:
energia de mistura; capacidade de bombeamento do concreto e a taxa de
escoamento esperada com relao s instalaes e s presses de trabalho;
velocidade de escoamento do material sob o efeito da gravidade; velocidade de
escoamento sob o efeito combinado da gravidade e da vibrao; intervalo de tempo
durante o qual o concreto pode ser lanado; inclinao mxima da superfcie livre
no concreto fresco alm da qual problemas de estabilidade podem aparecer;
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Captulo 1 - Introduo
Aplicao de conceitos reolgicos na tecnologia dos concretos de alto desempenho
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qualidade da superfcie do concreto aps a remoo da frma, ligada ao
aparecimento de bolhas de ar no material fresco etc.
Dessa forma, o presente trabalho assume uma grande importncia na anlise
do comportamento de concretos de alto desempenho no estado fresco, pois
apresentar os conhecimentos adquiridos de maneira a viabilizar a mistura, o
transporte e o lanamento, em funo da sazonalidade regional. A metodologia a
ser estabelecida poder ser facilmente adaptada para as outras regies.
1.2 Objetivos
O presente trabalho tem como objetivo geral apresentar os principais
conceitos relacionados reologia no que diz respeito sua definio, medio
dos parmetros reolgicos e aplicao s misturas de alto desempenho,
comparando-os com situaes reais.
De maneira mais especfica, o presente trabalho tem como objetivo avaliar a
trabalhabilidade de concretos de alto desempenho a partir de conceitos reolgicos.
Com isso, a influncia de alguns fatores pode ser observada com uma maior
preciso.
Para isso, pretende-se determinar o melhor comportamento para as misturas
de alto desempenho, ou seja, a mistura que apresenta a menor perda da sua
trabalhabilidade ao longo do tempo. A trabalhabilidade ser associada aos
parmetros medidos em cada mtodo de ensaio, enquanto sua perda ao longo do
tempo ser associada com a evoluo dos parmetros medidos (aumento ou
reduo).
Sero consideradas as influncias do tipo de cimento, dimenso mxima
caracterstica do agregado, incorporao de adies qumicas e minerais, alm do
procedimento de mistura empregado na produo dos concretos.
Com a utilizao de um remetro, pretende-se identificar a natureza reolgica
das misturas de alto desempenho e, com isso, verificar se o concreto realmente se
comportava como um fluido binghamiano como amplamente estabelecido na
literatura ou se algum outro comportamento poderia encontrado para as misturas
de concreto produzidas, por exemplo, com os materiais disponveis na regio de
So Carlos/SP.
Como diversos mtodos de ensaio sero utilizados para a avaliao do
comportamento de concretos no estado fresco, pretende-se estudar correlaes
entre os parmetros medidos como uma tentativa de facilitar o estudo reolgico
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Captulo 1 - Introduo
Aplicao de conceitos reolgicos na tecnologia dos concretos de alto desempenho
7
dessas misturas, uma vez que a utilizao do remetro no comum na prtica das
construes.
1.3 Organizao do trabalho
O trabalho apresentado nessa tese est estruturado em 8 captulos. Neste
primeiro captulo, uma breve introduo sobre o assunto estudado apresentada,
bem como a importncia e justificativa da presente pesquisa e os objetivos a serem
alcanados.
O segundo captulo aborda uma reviso dos principais aspectos relacionados
com o concreto de alto desempenho: definio, histrico e aplicaes desse
material e os materiais que o compe.
O terceiro captulo apresenta os principais conceitos relacionados com a
reologia: sua definio e conceitos de tenso, deformao e viscosidade. Neste
captulo tambm so apresentados os tipos de fluidos existentes e as
caractersticas de cada um deles.
Como o comportamento do concreto no estado fresco est relacionado com
sua trabalhabilidade, a definio, os mtodos de avaliao e os fatores que
influenciam essa propriedade do material so apresentados no captulo quatro.
O captulo cinco apresenta a reviso bibliogrfica sobre a reologia do
concreto fresco. Os pontos abordados incluem a classificao reolgica do material
com detalhamento dos parmetros que caracterizam esse comportamento os
fatores que influenciam sua reologia e os mtodos de ensaio empregados na
avaliao do comportamento do material.
O procedimento experimental adotado na pesquisa apresentado no captulo
seis.
No captulo sete, so apresentados os resultados obtidos e as discusses do
estudo experimental realizado. As concluses do estudo, bem como as sugestes
para futuras pesquisas so apresentadas no captulo oito.
Na seqncia, anexo a este trabalho, so apresentados os dados
complementares para a elaborao da pesquisa. Esses dados incluem a
caracterizao dos materiais constituintes das misturas, as caractersticas das
misturas estudadas (consumo de materiais, caractersticas mecnicas e tempos de
incio e fim de pega da pasta que as constituem) e os resultados de ensaios com o
remetro que auxiliaram no desenvolvimento do estudo experimental.
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Captulo 1 - Introduo
Aplicao de conceitos reolgicos na tecnologia dos concretos de alto desempenho
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Por ltimo, as referncias bibliogrficas consultadas para a elaborao do
trabalho so apresentadas.
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Aplicao de conceitos reolgicos na tecnologia dos concretos de alto desempenho
CCAAPPTTUULLOO 22 CCOONNCCRREETTOO DDEE AALLTTOO DDEESSEEMMPPEENNHHOO
2.1 Definio
Segundo Atcin (2000), um concreto de alto desempenho (CAD)
essencialmente um concreto que apresenta uma relao gua/aglomerante baixa.
O valor de 0,40 sugerido como limite entre um concreto convencional e um de alto
desempenho. Apesar de ser um valor arbitrrio, adota-o como limite ao considerar
muito difcil, se no impossvel, trabalhar e lanar um concreto com relao
gua/aglomerante menor ou igual a 0,40 produzido com o cimento Portland comum
encontrado no mercado e sem o uso de aditivos superplastificantes. Alm disso,
esse valor se aproxima do valor terico que garante a completa hidratao do
cimento proposto por Powers (1968).
Ao aceitar esta definio, uma pequena variao da relao
gua/aglomerante torna-se possvel. Porm, medida que essa relao se afasta
significantemente de 0,40, os concretos convencionais e os de alto desempenho
no apresentam apenas uma diferena quanto resistncia mecnica, mas
tambm em relao microestrutura.
A expresso "relao gua/aglomerante comeou a ser usada na Europa e
corresponde expresso francesa rapport eau/liant, traduzida como a relao
gua/materiais cimentcios. Nesta definio, o termo aglomerante representa
qualquer material finamente modo com finura menor ou igual a do cimento
usado na mistura de concreto.
A relao gua/aglomerante no dispensa o clculo da relao gua/cimento
(a/c); ela apenas a substitui, uma vez que o CAD produzido com um cimento
moderno que pode conter pequenas quantidades de adies minerais. Alm disso,
o uso de materiais cimentcios suplementares tornou-se uma prtica comum, de
maneira que os cimentos modernos incorporam cinzas volantes, escrias de alto-
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Captulo 2 Concreto de alto desempenho
Aplicao de conceitos reolgicos na tecnologia dos concretos de alto desempenho
10
forno, pozolanas, slica ativa, fler calcrio etc., dando ao conjunto o nome de
"cimento composto".
A relao gua/cimento muito importante durante a pega e o endurecimento
inicial do concreto, pois a maioria dos materiais cimentcios suplementares
incorporados mistura so bem menos reativos que o cimento. Essa importncia
est relacionada com a resistncia inicial e a permeabilidade do concreto em
endurecimento, que so quase que inteiramente funo das ligaes criadas pela
hidratao inicial do cimento contido no aglomerante. Assim, do ponto de vista
tecnolgico, as duas relaes devem ser calculadas.
O conceito de CAD bastante variado. Diversas definies vm sendo
apresentadas desde que esse material foi proposto e variam de acordo com cada
pas ou centro de pesquisa. No grupo de pesquisa junto ao qual a presente
pesquisa foi desenvolvida, a definio empregada dada por Liborio (2002):
material cientificamente produzido, que atende as expectativas do cliente do ponto
de vista estrutural, da esttica, de durabilidade frente ao meio ambiente atual e
futuro, para fins pr-determinados. Deve ser econmico (custo/benefcio) e propiciar
vantagens frente a outras alternativas tecnolgicas. Essa ltima observao feita
a fim de se evitar a panacia.
Assim, o que necessrio em todos os lugares um concreto la carte, isto
, uma mistura que alcance uma ampla lista de exigncias usando materiais locais
a um custo mnimo (De LARRARD & SEDRAN, 2002), relacionando a idia de se
fazer um CAD com um concreto durvel, com a satisfao do usurio e com o
seguro de vida da empresa.
2.2 Histrico
A utilizao do CAD, mais precisamente do concreto de alta resistncia
(CAR), se deu no incio dos anos 60, na cidade de Chicago, Estados Unidos,
quando pequenas quantidades desse concreto foram usadas em estruturas
importantes que estavam sendo construdas: uma ou duas colunas principais da
edificao eram executadas com o concreto experimental, isto , com concreto de
resistncia compresso de 10 MPa a 15 MPa maiores que do concreto at ento
utilizado. Usando esse estratagema, triplicou-se a resistncia compresso dos
concretos usados nos edifcios da cidade de Chicago devagar e progressivamente
durante dez anos, aumentando a resistncia de 15MPa/20MPa para 45MPa/60MPa
(ATCIN, 2000).
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Captulo 2 Concreto de alto desempenho
Aplicao de conceitos reolgicos na tecnologia dos concretos de alto desempenho
11
Ao atingir 60 MPa, uma barreira tcnica foi encontrada e ela s poderia ser
ultrapassada com a utilizao de novos materiais. Porm, no incio dos anos 70 era
impossvel venc-la, uma vez que os aditivos existentes na poca no eram
capazes de reduzir ainda mais a relao gua/aglomerante.
Durante os anos 80, as dosagens dos aditivos qumicos utilizados foram
aumentadas aos poucos, at que se percebeu que eles poderiam ser usados como
excelentes redutores de gua, sem que nenhum retardamento significativo da pega
pudesse ocorrer e sem que fosse incorporado ar em quantidades excessivas ao
concreto.
Nessa poca, a relao gua/aglomerante de 0,30 era considerada uma
barreira psicolgica, ou seja, esse valor correspondia relao gua/aglomerante
mnima adequada hidratao do cimento usado na mistura. Entretanto, com uma
seleo cuidadosa do cimento e do aditivo permitiu-se, inicialmente, a reduo
dessa relao para 0,30, depois para 0,27, 0,25, e por fim 0,23, a qual permitiu
obter um concreto com resistncia compresso de 130 MPa [GODFREY (1987)
apud ATCIN (2000)][2.1].
Atualmente, a aceitao e o uso do CAD esto crescendo em todo o mundo,
porm sua utilizao corresponde a uma porcentagem muito baixa no mercado do
concreto. Dentre os pases que lanaram importantes programas de pesquisa
especficos sobre esse material no final da dcada de 80 esto os Estados Unidos,
Noruega, Canad, Frana, Sua, Austrlia, Japo, Coria, China e Taiwan.
A fabricao e a utilizao do CAD no so mais um desafio, pois j existem
muitas informaes disponveis em seminrios, simpsios, cursos de curta durao
e artigos publicados em diversos jornais e revistas especializados.
2.3 Aplicaes
A utilizao de concretos especiais iniciou-se no exterior durante os anos 70,
quando a resistncia compresso dos concretos usados nos pilares de alguns
edifcios era maior do que a dos concretos comumente usados na construo
concreto de alta resistncia. Com a incorporao de novos aditivos
(superplastificantes SP), descobriu-se que era possvel obter outras
caractersticas melhoradas e, assim, a expresso concreto de alto desempenho
passou a ser mais utilizada.
[2.1] GODFREY, K. A. Jr. Concrete strength record jumps 36%. Civil Engineering, v. 10, n. 57, p. 84-86, Oct. 1987 apud ATCIN, P. C. Concreto de alto desempenho. Traduo Geraldo G. Serra. So Paulo; PINI, 2000. 667p.
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Captulo 2 Concreto de alto desempenho
Aplicao de conceitos reolgicos na tecnologia dos concretos de alto desempenho
12
No Brasil, essa questo comeou a ser tratada em 1985, ocasio em que
foram produzidos os primeiros elementos estruturais de alto desempenho (pilares,
vigas e lajes) para a ento CDH Companhia de Desenvolvimento Habitacional,
atual CDHU Companhia de Desenvolvimento Habitacional e Urbano (LIBORIO,
1985). Isso foi possvel pela introduo da ento microsslica no pas pelo Eng.
Epaminondas Melo do Amaral Filho em 1984. Desde ento, o uso do CAD vem se multiplicando em todo o mundo. Esse
aumento na aplicao em obras de construo civil se d pela procura por
concretos mais durveis que prolongam a vida til e, conseqentemente, reduzem
os custos com manuteno das estruturas.
O CAD transforma o concreto convencional em um material com melhor
desempenho, o que permite aos projetistas usarem-no eficientemente em
estruturas cada vez mais esbeltas. Os arquitetos o utilizam em edifcios altos com a
inteno de projetar lajes menos espessas e colunas esbeltas, alm de ser
esteticamente mais interessante. O gosto dos empreiteiros pelo seu uso deve-se
desmoldagem mais rpida dos elementos estruturais.
Segundo Atcin (2000), o CAD mantm a versatilidade do concreto
convencional, porm sua resistncia e durabilidade se assemelham a uma rocha
natural que, nesse caso, pode ser facilmente modelada, reforada com barras de
ao protendidas ou ps-tensionadas com cabos ou misturada com todos os tipos de
fibras.
Nas aplicaes que envolvem o sucesso do CAD citam-se diversas obras
internacionais, tais como a plataforma submarina Gullfaks (Noruega 1971), o
edifcio Water Tower Place (Chicago/EUA 1976), a Confederation Bridge entre
Prince Edward Island e New Brunswick (Canad 1997), o edifcio Petronas
Towers (Kuala Lampur/Malsia 1998), o edifcio Taipei 101 (Taipei/Taiwan
2004) etc. No Brasil, na cidade de So Paulo, o edifcio e-Tower, considerado um
recorde em concreto colorido de alto desempenho (resistncia compresso de
125 MPa e relao gua/cimento de 0,19 HELENE, 2003), foi concludo em 2005.
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Captulo 2 Concreto de alto desempenho
Aplicao de conceitos reolgicos na tecnologia dos concretos de alto desempenho
13
Figura 2.1
Edifcio Water Tower Place[2.2].
Figura 2.2 Edifcio Petronas Towers[2.3].
Figura 2.3 Edifcio Taipei 101[2.4].
Figura 2.4 Edifcio e-Tower[2.5].
Figura 2.5 Plataforma Gullfaks[2.6]. Figura 2.6 Confederation Bridge[2.7].
Os critrios para a deciso da utilizao de um determinado material
estrutural esto relacionados com a tipologia estrutural, a funo, a localizao e as
consideraes econmicas locais, dentre outros, aps serem considerados os prs
e os contras de cada alternativa possvel. Nos projetos citados anteriormente,
diferentes fatores foram considerados, incluindo a resistncia compresso, que
tem interferido no uso do CAD por razes econmicas.
2.4 Materiais constituintes
Os componentes de um CAD no so apenas os quatro materiais bsicos
que compem um concreto convencional cimento, gua, areia e agregado
grado. Para se alcanar as caractersticas mecnicas, a durabilidade e as
propriedades reolgicas desejadas, aditivos superplastificantes, slica ativa ou flers
[2.2] Fonte: http://www.emporis.com/en/il/im/?id=200730. Acesso em 08/10/2006. [2.3] Fonte: http://www.emporis.com/en/il/im/?id=489518. Acesso em 08/10/2006. [2.4] Fonte: http://www.emporis.com/en/il/im/?id=387936. Acesso em 08/10/2006. [2.5] Fonte: http://www.emporis.com/en/il/im/?id=436177. Acesso em 08/10/2006. [2.6] Fonte: http://www.noruega.cl/business/oil/oilproduction.htm. Acesso em 08/10/2006. [2.7] Fonte: http://www.confederationbridge.com/en/media_gallery/photo_gallery.php. Acesso em 08/10/2006.
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Captulo 2 Concreto de alto desempenho
Aplicao de conceitos reolgicos na tecnologia dos concretos de alto desempenho
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so utilizados para o controle da densidade de empacotamento desses concretos
(CHOPIN, De LARRARD & CAZACLIU, 2004).
2.4.1 Cimento
Segundo a norma brasileira NBR 5732/91, o cimento Portland comum
definido como o aglomerante hidrulico obtido pela moagem de clnquer ao qual se
adiciona, durante a operao, a quantidade necessria de uma ou mais formas de
sulfato de clcio. A norma tambm permite que materiais pozolnicos, escrias de
alto-forno e/ou materiais carbonticos sejam incorporados em quantidades
limitadas, dando origem aos cimentos compostos.
Porm, hoje em dia, existe a possibilidade de se produzir novos cimentos a
partir de um material fornecido por uma fbrica de cimento. Assim, possvel obter
um novo cimento com caractersticas especficas para uma determinada utilizao.
O novo aglomerante hidrulico poder ser constitudo com partes de materiais
como o clnquer (C3S, C2S, C3A e C4AF), gipsita (controlador de pega), escria de
alto-forno, cinzas volantes, slica ativa de ferro-silcio ou silcio metlico, cinza e
slica extradas da casca de arroz, metacaulinitas, terras diatomceas, argilas
calcinadas, ps de concreto reciclado, cermica moda, vidros, microfibras, fler
calcrio etc. (LIBORIO et al., 2005). Assim, inicialmente, as caractersticas
desejadas para o concreto devero ser estabelecidas para, ento, escolher os
materiais que iro compor o aglomerante hidrulico.
Atualmente, os concretos produzidos com os cimentos comerciais permitem
estabele