( PDF ) Avaliação do uso da água magnetizada na produção de concretos em centrais

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UNIVERSIDADE FEDERAL DE MINAS GERAIS

ESCOLA DE ENGENHARIA

CURSO DE PÓS-GRADUAÇÃO EM CONSTRUÇÃO CIVIL

DISSERTAÇÃO DE MESTRADO

“AVALIAÇÃO DO USO DA ÁGUA MAGNETIZADA NA PRODUÇÃO DE

CONCRETOS EM CENTRAIS”

Autor: Cristiano Oliveira Guimarães

Orientador: Prof. Abdias Magalhães Gomes

Novembro/2006

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UNIVERSIDADE FEDERAL DE MINAS GERAIS

ESCOLA DE ENGENHARIA

CURSO DE PÓS-GRADUAÇÃO EM CONSTRUÇÃO CIVIL

“AVALIAÇÃO DO USO DA ÁGUA MAGNETIZADA NA PRODUÇÃO DE

CONCRETOS EM CENTRAIS”

Cristiano Oliveira Guimarães

Dissertação apresentada ao Curso de Pós-

Graduação em Construção Civil da Escola

de Engenharia da Universidade Federal de

Minas Gerais, como parte dos requisitos

necessários à obtenção do titulo de “Mestre

em Construção Civil”.

Comissão Examinadora:

___________________________________

Prof. Dr. Abdias Magalhães Gomes

DEMC/UFMG – (Orientador)

___________________________________

Prof. Dr. José Márcio Fonseca Calixto

DEES/UFMG

___________________________________

Prof. Dr. Hiran Jackson Sartori

PUC/MG

Belo Horizonte, 18 de dezembro de 2006

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Cristiano Oliveira Guimarães

“AVALIAÇÃO DO USO DA ÁGUA MAGNETIZADA NA PRODUÇÃO DE

CONCRETOS EM CENTRAIS”

Dissertação apresentada ao Programa de

Pós-Graduação em Construção Civil da Escola de Engenharia da UFMG

Área de Concentração: Materiais de Construção Civil

Orientador: Prof. Abdias Magalhães Gomes

Belo Horizonte

Escola de Engenharia da UFMG

2006

A Deus que esteve sempre me guiando pelo seu

caminho;

Aos meus pais, Nayr e Silvério, pelo incentivo,

compreensão e amor;

À minha família pelo apoio, carinho e dedicação.

AGRADECIMENTOS

A Deus e toda a sua turma, especialmente a seu filho que pregou a sabedoria, a

docência, o amor, humildade e atenção a todos sem distinção alguma. A meu Anjo

da Guarda e ao Divino Espírito Santo que sempre estiveram a meu lado.

Esta dissertação é uma obra coletiva e não conseguiria finalizá-la sem a

participação dos colegas, professores, amigos e funcionários com os quais tive o

privilégio de conviver. Desta forma, meus sinceros agradecimentos são

direcionados:

Ao Professor Doutor Abdias Magalhães Gomes pela sua valiosa orientação,

amizade, referência e incansável estímulo, ao longo desses últimos nove anos,

pela minha formação e desenvolvimento pessoal e acadêmica.

À eterna Nice Jane pela compreensão, companheirismo, consideração e

dedicação ao estudo da língua inglesa, imprescindível à obtenção do Título de

Mestre.

Aos professores José Márcio Fonseca Calixto e Hiran Jackson Sartori pelas

valiosas contribuições no exame de defesa.

À CAPES pela bolsa oferecida para o desenvolvimento desta pesquisa.

Aos amigos Marco Aurélio e seu sobrinho Mateus pelo apoio e realização da parte

prática necessária ao desenvolvimento deste trabalho.

E não poderia deixar de enfatizar, em especial, meus profundos agradecimentos

aos amigos, funcionários e professores do Departamento de Engenharia de

Materiais e Construção (DEMC) da Escola de Engenharia da Universidade Federal

de Minas Gerais.

SUMÁRIO

LISTA DE FIGURAS........................................................................................... ix

LISTA DE TABELAS........................................................................................... x

LISTA DE GRÁFICOS......................................................................................... xiii

LISTA DE ABREVIATURAS................................................................................ xiv

RESUMO............................................................................................................. xv

ABSTRACT......................................................................................................... xvi

1 INTRODUÇÃO E RELEVÂNCIA DO TRABALHO......................................... 01

2 OBJETIVOS................................................................................................... 04

3 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA........................................................................... 05

3.1 O Concreto........................................................................................ 05

3.1.1 Introdução............................................................................... 05

3.1.2 Materiais.................................................................................. 09

3.1.2.1 Cimento..................................................................... 09

3.1.2.2 Agregados................................................................. 10

3.1.2.3 Água de amassamento............................................. 11

3.1.2.4 Aditivos...................................................................... 11

3.1.3 Tipos........................................................................................ 13

3.1.4 Dosagem................................................................................. 14

3.1.5 Mistura..................................................................................... 16

3.1.6 Transporte............................................................................... 17

3.1.7 Propriedades do concreto fresco............................................ 17

3.1.8 Lançamento............................................................................. 19

3.1.9 Adensamento.......................................................................... 19

3.1.10 Cura....................................................................................... 20

3.1.11 Propriedades do concreto endurecido.................................. 20

3.2 O Concreto Produzido nas Centrais................................................ 27

3.2.1 Introdução............................................................................... 27

3.2.2 – Normalização........................................................................ 29

3.2.3 – Central de concreto............................................................... 32

3.2.4 – Controle e fiscalização.......................................................... 37

3.3 – Água no Concreto........................................................................... 42

3.3.1 – Introdução............................................................................. 42

3.3.2 – A estrutura da água............................................................... 46

3.3.3 – Constituição e contaminantes............................................... 51

3.3.4 – A água no concreto endurecido............................................ 58

3.3.5 – Mecanismo de redução da tensão superficial pela ação de

aditivos tensoativos.............................................................. 62

3.4 – A Indução Magnética da Água........................................................ 70

3.4.1 – Introdução............................................................................. 70

3.4.2 – Mecanismo de obtenção....................................................... 72

3.4.3 – Benefícios proporcionados à água....................................... 75

3.4.4 – Tensão superficial da água................................................... 77

4 – MATERIAIS E MÉTODOS............................................................................ 82

4.2 – Materiais......................................................................................... 83

4.2.1 – Introdução............................................................................. 83

4.2.2 – Aglomerante.......................................................................... 83

4.2.3 – Agregado graúdo.................................................................. 85

4.2.3.1 – Brita calcária n° 0.................................................... 86

4.2.3.2 – Brita calcária n° 1.................................................... 88

4.2.4 – Agregado miúdo.................................................................... 93

4.2.5 – Adição mineral – Pó de pedra............................................... 97

4.2.6 – Aditivo Mastermix 390 N....................................................... 101

4.2.7 – Água de amassamento......................................................... 103

4.3 – Métodos.......................................................................................... 110

4.3.1 – Introdução............................................................................. 110

4.3.2 – Proporcionamento e misturas............................................... 111

4.3.3 – Ensaios realizados................................................................ 115

4.3.4 – Análise e discussão geral dos Resultados........................... 164

5 – CONCLUSÕES............................................................................................. 169

6 – PROPOSTA DE NOVOS TRABALHOS....................................................... 171

7 – REFFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS........................................................... 172

LISTA DE FIGURAS

Figura 3.1 – Curva volume vazios e resistência à compressão.......................... 20

Figura 3.2 – Fissuração de uma hipotética estrutura de concreto...................... 43

Figura 3.3 – Estruturas do gelo e moléculas de água em um microporo........... 47

Figura 3.4 – Ação tensão superficial nas moléculas de água junto a sólidos.... 49

Figura 3.5 – Superfície sólida............................................................................. 50

Figura 3.6 - Categorias de água na pasta de cimento hidratado....................... 62

Figura 3.7 – Esquema da molécula de uma substância tensoativa................... 64

Figura 3.8 – Partículas de cimento floculadas devidas à presença de ar e

água.................................................................................................................... 65

Figura 3.9 – Expulsão do ar sob a ação de um plastificante..............................

Figura 3.10 – Esquema teórico da atmosfera iônica..........................................

Figura 3.11 – Quando não há plastificante, água necessária é grande.............

Figura 3.12 – Quando se adiciona plastificante, as partículas se repelem........

Figura 3.13 – As distâncias entre partículas reduzem e a água é dispensada..

Figura 3.14 – influência da adição de um plastificante ao concreto................... 71

Figura 3.15 – Molécula de água mostrando os três núcleos e os elétrons........

Figura 3.16 –Átomo e o momento de dipolo induzido

.....................................

Figura 3.17 – Gota de um líquido colocada sobre uma superfície.....................

Figura 4.1 – Protótipos de Indução magnética................................................... 106

Figura 4.2 – Esquema de montagem do equipamento de indução magnética.. 108

Figura 4.3 – Tensiômetro digital k10st fabricado pela KRUSS........................... 110

LISTA DE TABELAS

Tabela 3.1 – Principais componentes do cimento.............................................. 09

Tabela 3.2 – Denominação cimentos de acordo com as normas brasileiras..... 10

Tabela 3.3 – Deformação do concreto em várias condições de carregamento. 26

Tabela 3.4 – Parâmetros de uma água normal para confecção de concretos... 53

Tabela 3.5 – Substâncias que afetam o concreto.............................................. 59

Tabela 3.6 – Campos magnéticos aproximados................................................. 73

Tabela 3.7 – Tensões superficiais para alguns líquidos à temperatura 20 °C... 79

Tabela 4.1 – Componentes do cimento Portland composto com escória.......... 83

Tabela 4.2 – Exigências químicas para o cimento composto com escória........ 84

Tabela 4.3 – Exigências físicas e mecânicas para o CP II-E 40........................ 84

Tabela 4.4 – Conjunto de peneiras conforme NBR NM-ISO 3310-1.................. 87

Tabela 4.5 – Propriedades físicas da brita 0 utilizada neste trabalho................ 89

Tabela 4.6 – Granulometria da brita 0 utilizada neste trabalho.......................... 89

Tabela 4.7 – Propriedades físicas da brita 1 utilizada neste trabalho................ 92

Tabela 4.8 – Granulometria da brita 1 utilizada neste trabalho.......................... 92

Tabela 4.9 – Propriedades físicas da areia utilizada neste trabalho.................. 96

Tabela 4.10 – Granulometria da areia utilizada neste trabalho.......................... 96

Tabela 4.11 – Propriedades físicas do pó de pedra utilizado neste trabalho..... 100

Tabela 4.12 – Granulometria do pó de pedra utilizado neste trabalho............... 100

Tabela 4.13 – Parâmetros físico-químicos da água de torneira......................... 105

Tabela 4.14 – Parâmetros físico-químicos da água magnetizada...................... 107

Tabela 4.15 – Tensão superficial da água normal e com aditivo tensoativos.... 109

Tabela 4.16 – Proporção dos materiais nos traços de concreto convencional.. 112

Tabela 4.17 – Proporção dos materiais nos traços de concreto bombeado...... 112

Tabela 4.18 – Ordem de colocação dos materiais na betoneira........................ 116

Tabela 4.19 – Temperatura água de amassamento concretos convencionais.. 116

Tabela 4.20 – Temperatura água de amassamento concretos bombeados...... 117

Tabela 4.21 – Valores do slump test dos concretos convencionais.................. 117

Tabela 4.22 – Valores do slump test dos concretos bombeados...................... 118

Tabela 4.23 – Determinação das propriedades dos concretos endurecidos...... 119

Tabela 4.24 – Resistências compressão concreto convencional de 10 MPa..... 121

Tabela 4.25 – Resistências compressão concreto convencional de 15 MPa..... 122

Tabela 4.26 – Resistências compressão concreto convencional de 18 MPa..... 123

Tabela 4.27 – Resistências compressão concreto convencional de 20 MPa..... 124

Tabela 4.28 – Resistências compressão concreto convencional de 25 MPa..... 125

Tabela 4.29 – Resistências compressão concreto convencional de 30 MPa..... 126

Tabela 4.30 – Resistências compressão concreto bombeado de 10 MPa......... 127

Tabela 4.31 – Resistências compressão concreto bombeado de 15 MPa......... 128

Tabela 4.32 – Resistências compressão concreto bombeado de 18 MPa......... 129

Tabela 4.33 – Resistências compressão concreto bombeado de 20 MPa......... 130

Tabela 4.34 – Resistências compressão concreto bombeado de 25 MPa......... 131

Tabela 4.35 – Resistências compressão concreto bombeado de 30 MPa......... 132

Tabela 4.36 – Resistências à tração do concreto convencional de 10 MPa...... 140

Tabela 4.37 – Resistências à tração do concreto convencional de 15 MPa...... 141

Tabela 4.38 – Resistências à tração do concreto convencional de 18 MPa...... 141

Tabela 4.39 – Resistências à tração do concreto convencional de 20 MPa...... 142

Tabela 4.40 – Resistências à tração do concreto convencional de 25 MPa...... 142

Tabela 4.41 – Resistências à tração do concreto convencional de 30 MPa...... 143

Tabela 4.42 – Resistências à tração do concreto bombeado de 10 MPa.......... 143

Tabela 4.43 – Resistências à tração do concreto bombeado de 15 MPa.......... 144

Tabela 4.44 – Resistências à tração do concreto bombeado de 18 MPa.......... 144

Tabela 4.45 – Resistências à tração do concreto bombeado de 20 MPa.......... 145

Tabela 4.46 – Resistências à tração do concreto bombeado de 25 MPa.......... 145

Tabela 4.47 – Resistências à tração do concreto bombeado de 30 MPa.......... 146

Tabela 4.48 – Módulo elasticidade dinâmico concreto convencional 10 MPa... 149

Tabela 4.49 – Módulo elasticidade dinâmico concreto convencional 15 Mpa.... 150

Tabela 4.50 – Módulo elasticidade dinâmico concreto convencional 18 MPa... 151

Tabela 4.51 – Módulo elasticidade dinâmico concreto convencional 20 MPa... 152

Tabela 4.52 – Módulo elasticidade dinâmico concreto convencional 25 MPa... 153

Tabela 4.53 – Módulo elasticidade dinâmico concreto convencional 30 MPa... 154

Tabela 4.54 – Módulo elasticidade dinâmico concreto bombeado 10 MPa....... 155

Tabela 4.55 – Módulo elasticidade dinâmico concreto bombeado 15 MPa....... 156

Tabela 4.56 – Módulo elasticidade dinâmico concreto bombeado 18 MPa....... 157

Tabela 4.57 – Módulo elasticidade dinâmico concreto bombeado 20 MPa....... 158

Tabela 4.58 – Módulo elasticidade dinâmico concreto bombeado 25 MPa....... 159

Tabela 4.59 – Módulo elasticidade dinâmico concreto bombeado 30 MPa....... 160

Tabela 4.60 – Absorção de água do concreto convencional de 10 MPa........... 161

Tabela 4.61 – Absorção de água do concreto convencional de 15 MPa........... 161

Tabela 4.62 – Absorção de água do concreto convencional de 18 MPa........... 161

Tabela 4.63 – Absorção de água do concreto convencional de 20 MPa........... 162

Tabela 4.64 – Absorção de água do concreto convencional de 25 MPa........... 162

Tabela 4.65 – Absorção de água do concreto convencional de 30 MPa........... 162

Tabela 4.66 – Absorção de água do concreto bombeado de 10 MPa............... 162

Tabela 4.67 – Absorção de água do concreto bombeado de 15 MPa............... 163

Tabela 4.68 – Absorção de água do concreto bombeado de 18 MPa............... 163

Tabela 4.69 – Absorção de água do concreto bombeado de 20 MPa............... 163

Tabela 4.70 – Absorção de água do concreto bombeado de 25 MPa............... 163

Tabela 4.71 – Absorção de água do concreto bombeado de 30 MPa............... 164

Tabela 4.72 – Aumento da resistência para os concretos convencionais.......... 165

Tabela 4.73 – Aumento da resistência para os concretos bombeados.............. 166

Tabela 4.74 – Economia média (%) da quantidade de cimento......................... 167

LISTA DE GRÁFICOS

Gráfico 3.1 – Tensão superficial da água em função da temperatura................ 51

Gráfico 4.1 – Curvas compressão concreto convencional de 10 MPa x Idade.. 133

Gráfico 4.2 – Curvas compressão concreto convencional de 15 MPa x Idade.. 133

Gráfico 4.3 – Curvas compressão concreto convencional de 18 MPa x Idade.. 134

Gráfico 4.4 – Curvas compressão concreto convencional de 20 MPa x Idade.. 134

Gráfico 4.5 – Curvas compressão concreto convencional de 25 MPa x Idade.. 135

Gráfico 4.6 – Curvas compressão concreto convencional de 30 MPa x Idade.. 135

Gráfico 4.7 – Curvas compressão concreto bombeado de 10 MPa x Idade...... 136

Gráfico 4.8 – Curvas compressão concreto bombeado de 15 MPa x Idade...... 136

Gráfico 4.9 – Curvas compressão concreto bombeado de 18 MPa x Idade...... 137

Gráfico 4.10 – Curvas compressão concreto bombeado de 20 MPa x Idade.... 137

Gráfico 4.11 – Curvas compressão concreto bombeado de 25 MPa x Idade.... 138

Gráfico 4.12 – Curvas compressão concreto bombeado de 30 MPa x Idade.... 138

LISTA DE ABREVIATURAS

ABESC Associação das Empresas Brasileiras de Serviços de Concretagem

ABNT Associação Brasileira de Normas Técnicas

ACI American Concrete Institute

ASTM American Society for Testing and Materials

B.S. British Standard Institution

°C Grau Celsius

cm/s Centímetro por segundo

DEMC Departamento de Engenharia e Materiais de Construção

Resistência à compressão aos 3 dias

Resistência à compressão aos 7 dias

C28

Resistência à compressão aos 28 dias

C90

Resistência à compressão aos 90 dias

C365

Resistência à compressão aos 365 dias

GPa Giga Pascal

kcal/kg Quilocaloria por quilograma

kg/cm

Quilograma por centímetro quadrado

kg/m

Quilograma por metro cúbico

Metro cúbico

mg/L Miligrama por litro

Micrometro

mm/m Milímetro por metro

MPa Mega Pascal

NBR Norma Brasileira Registrada

NM Norma Mercosul

ohms/cm

Ohms por centímetro quadrado

ppm Partes por milhão

T Tesla

UFMG Universidade Federal de Minas Gerais

RESUMO

É fato notório que, no mundo atual, muito pouco se têm estudado e pesquisado

sobre a água comumente utilizada na produção de concretos, suas características

e, sobretudo, a sua influência nas propriedades físicas e mecânicas de

argamassas e concretos. E é neste contexto que se viabilizou o presente trabalho,

focado na análise e performance de concretos produzidos a partir do uso de uma

água referenciada como magnetizada, que foi previamente submetida a um campo

magnético fixo. O estudo da utilização da água magnetizada já é realidade em

alguns países, tais como: Rússia, China, Japão, Estados Unidos e agora no Brasil.

A magnetização da água proporciona à mesma uma redução de sua tensão

superficial e, por conseqüência, uma melhor hidratação dos compostos

cimentícios. Em função desta melhoria, há uma mudança na reologia do concreto,

tanto no estado fresco quanto endurecido, com registros de ganhos de resistência,

consistência e trabalhabilidade, se comparado com um concreto de mesma

composição, e que foi confeccionado a partir de uma água sem tratamento prévio.

Os resultados mostram que a resistência à compressão do concreto produzido

com a água magnetizada é superior àquele com água normal sem tratamento, e a

partir desta situação é possível reduzir o consumo de cimento, bem como os

custos de produção dos concretos na indústria da construção civil.

Palavras Chave: Concreto; água magnetizada; redução de cimento; tensão

superficial; hidratação do cimento.

ABSTRACT

It is known, nowadays, that very few has been studied and researched about the

water used in the concrete productions. And it is in this context that we have the

possibility to study the concrete fabrication using the magnetic water, also used in

researches developed in Russia, China, Japan, United States and now in Brazil.

The magnetization of water causes a decrease in its superficial tension, offering

better hydration to the cement’s compounds. In face of this improvement in

hydration on increase in the concrete’s compressive strength, consistency and

workability are registered, comparing to a concrete with the same composition, but

prepared with normal water, not previously treated. The results showed that the

compressive strength of the concrete prepared with magnetized water was higher

than those prepared with normal water. Therefore, it is possible to reduce the

consumption of cement, as well as the concrete’s production costs in the civil

construction industry.

Key words: Concrete; magnetized water; cement’s reduction; superficial tension;

cement’s hydration.

1 INTRODUÇÃO E RELEVÂNCIA DO TRABALHO

As propriedades das águas vêm sendo estudadas sistematicamente por mais de

80 anos. No entanto, poucos foram os ganhos de conhecimento obtidos por esses

estudos, especialmente no que diz respeito à água de amassamento de concretos

e argamassas (MIKHANLVSKII et al, 1976). Até o presente momento, a

normalização vigente da Associação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT),

admite como suficiente avaliar apenas as características de potabilidade e

composição química da mesma.

Pesquisas desenvolvidas em países como China, Japão, Estados Unidos e Rússia

revelaram que a água de amassamento de concretos, previamente magnetizada,

poderá interagir na sistemática de hidratação dos componentes cimentícios (SU et

al, 2000). Estudos dão conta de que no Brasil o primeiro equipamento utilizado

proporcionava um campo magnético reduzido, insuficiente para a obtenção da

desejável redução da tensão superficial das moléculas da água. Já em 1999 foi

desenvolvido um outro equipamento que proporcionou a geração de um campo

magnético mais potente (GOMES et al, 1999). Somente no ano de 2002 foi

possível desenvolver um equipamento capaz de proporcionar um campo

magnético da ordem de 0,8 Tesla, suficiente para a realização dos objetivos

almejados, quais sejam: tornar a água mais fluida e com uma maior capacidade e

eficiência de hidratação e molhagem. Estas pesquisas foram desenvolvidas pelo

Departamento de Engenharia e Materiais de Construção (DEMC) da Universidade

Federal de Minas Gerais (UFMG) e proporcionaram observar consideráveis

melhorias das propriedades físicas e mecânicas dos concretos tanto no estado

fresco quanto no estado endurecido, a partir do uso da água magnetizada.

A justificativa para a realização deste trabalho partiu da possibilidade de se

produzir concretos mais baratos através de uma tecnologia focada na água de

amassamento utilizada para a produção dos mesmos. É sabido que o produto

mais caro de um concreto é o cimento e, assim sendo, torna-se mister utilizar

dosagens bem proporcionadas, as quais satisfaçam às especificações de

desempenho a partir do menor custo possível. Além disso, todo empenho possível

deve ser feito no sentido de reduzir o consumo de cimento numa correta dosagem,

sem, evidentemente, interferir nas propriedades desejáveis a um concreto,

especialmente a trabalhabilidade, a consistência, a resistência, o módulo de

elasticidade e a durabilidade.

A produção de cimento provoca comumente um considerável impacto ao meio

ambiente, sem contar que é grande geradora de CO

, cuja emissão tem sido

objeto de planejamento e controle. Desta forma, estudos de novos mecanismos,

ou novas tecnologias ou processos que permitam produzir concretos duráveis, a

partir da redução do consumo de cimento, são sempre bem vindos e oportunos.

Em resumo, é peça importante para o adequado desenvolvimento sustentável. A

sustentabilidade promove a redução da extração de materiais da natureza,

minimizando os impactos ambientais.

É importante ressaltar que a conseqüente redução do consumo de cimento e de

aditivos tensoativos na produção de concreto, a partir do uso da tecnologia da

água magnetizada, proporcionará uma redução dos custos das construções,

viabilizando para muitos a tão sonhada casa própria. Outro impacto importante

desta redução de consumo de cimento promovida pela utilização da água

magnetizada, esta ligada diretamente às indústrias de artefatos de cimento (blocos

e tijolos para alvenaria, pisos, lajes, tubos, etc).

Do ponto de vista tecnológico, este trabalho irá contribuir com a comunidade

científica, para um melhor entendimento em relação aos mecanismos e a

performance de hidratação do cimento durante a produção de concretos, a partir

do uso da água magnetizada.

Quanto à relevância do trabalho sob a ótica do impacto ambiental, é fácil entender

que, quanto menos cimento for requerido pelas construções, menor será a

emissão dos gases poluentes na atmosfera, garantindo assim menos agressão ao

meio ambiente.

Em suma, este trabalho está focado na avaliação do uso da água magnetizada na

produção de concretos por centrais dosadoras e objetiva produzir concretos

duráveis e de boa qualidade, a partir da redução de consumo de cimento e de

custos de produção.

2 OBJETIVOS

O objetivo principal deste trabalho é a avaliação do uso da água de amassamento,

submetida a um campo magnético fixo, na confecção de concretos produzidos em

centrais dosadoras.

Nesta direção, pretende-se atingir os seguintes objetivos específicos:

• Avaliar o comportamento, no estado fresco, de diversos concretos

produzidos com e sem água magnetizada, dando ênfase na determinação

da consistência e da trabalhabilidade;

• Avaliar o comportamento, no estado endurecido, de concretos produzidos

com água magnetizada, com foco, sobretudo nas propriedades

mecânicas, tais como: resistência à compressão; resistência à tração;

módulo de elasticidade dinâmico e absorção de água;

• Avaliação da redução do consumo de cimento e aditivos tensoativos em

concretos produzidos a partir do uso da água magnetizada.

3 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA

3.1 O Concreto

3.1.1 Introdução

Etimologicamente a palavra “concreto” origina-se do latim “concretum” que

significa condensado, solidificado, compacto. No Brasil este termo designa

material que se constitui de água, cimento, areia, pedra britada ou natural, adições

e aditivos.

As datas mais importantes que marcaram a história do concreto desde o seu início

foram as seguintes:

• 5600 a.C. – indício que o concreto mais antigo foi descoberto na cidade de

Lepenski Vir, na Iugoslávia às margens do rio Danúbio;

• 1950 a.C. – descoberta de uma mistura de agregados com um ligante,

provavelmente cal ou gesso, nas pirâmides do Egito;

• 1817 – Louis Vicat redigiu um artigo onde mostrou que a queima conjunta

de calcário e argila promoviam a obtenção de cimento;

• 1818 – a Academia das Ciências de Paris aprovava a descoberta de Louis

Vicat, o qual estava autorizado a aplicar sua descoberta na construção da

ponte de Souil-lac;

• 1824 – o inglês Joseph Aspdim patenteava a fabricação do cimento,

semelhante ao de Vicat, diferindo apenas na temperatura de calcinação

que era mais elevada;

• 1848 – Joseph Louis Lambot impulsionou a expansão do concreto ao

adicionar ferragens em sua massa na construção de um barco;

• 1850 – Louis Vicat observou as primeiras alterações que a água do mar

proporcionava ao seu produto recém descoberto, surgindo aqui o início da

preocupação com a durabilidade dos componentes de concreto;

• 1852 – construiu-se o primeiro pavimento de concreto armado;

• 1865 – W. B. Wilkinson construiu uma casa de concreto armado em

Newcastle-on-Tyne;

• 1867 – Joseph Monier, um jardineiro do palácio de Vesailles, patenteava

um “sistema de caixas-reservatórios portáteis de ferro e cimento aplicáveis

à horticultura”. Não explorou a idéia e vendeu a patente aos alemães;

• 1888 – Doehning lançou a idéia de concreto protendido, a qual não

implacou. Candlot determinou a causa principal da degradação do

concreto – a formação do sulfoaluminato de cálcio;

• 1890 – início do que se sabe até hoje de concreto armado, devido aos

estudos experimentais e teóricos de Considere, Rabut e Mesnager, os

quais estabeleceram as leis fundamentais da resistência do concreto;

• 1896 – R. Feret descobria a relação entre a resistência à compressão e

compacidade do concreto, que mais tarde seria atribuída à curva de

Abrams;

• 1898 – o arquiteto Auguste Perret expandia as obras em concreto armado

na época;

• 1900 – Mörsch desenvolve a base científica do dimensionamento do

concreto armado;

• 1907 – os americanos Fuller e Thompson propuseram a primeira curva

granulométrica simplificando as várias tentativas de encontrar a melhor

compacidade;

• 1917 – Freyssinet aplicou pela primeira vez a vibração no concreto;

• 1918 – Duff Abrams introduziu as noções de módulo de finura e

trabalhabilidade na confecção de concretos;

• 1923 – Ruína de uma obra na Califórnia devido a expansões do concreto,

as quais não podiam ser explicadas até esta data;

• 1926 – surgiram os primeiros vibradores internos;

• 1928 – surgimento do concreto protendido através de Freyssinet;

• 1950 – Jacques Ferran evidenciou as reações químicas e físico-químicas

entre os componentes hidratados do cimento e a superfície dos

agregados.

Portanto, esses estudos e descobertas foram de extrema importância para a

utilização e consolidação do concreto como material de construção no século XX.

Como também se observou no histórico apresentado, a preocupação com a

durabilidade dos componentes de concreto teve início em 1850, uma vez que o

concreto apresenta alta alcalinidade e enorme energia interna tornando-o um

material instável. Devido a este fato, raras são as ruínas e estruturas de concreto

que foram encontradas pelos pesquisadores, sobretudo aquelas edificadas pelos

romanos, sendo notório que apenas as construções em pedras se perpetuaram

até os dias atuais (COUTINHO, 1988).

Em função destas considerações, os engenheiros projetistas de estruturas de

concreto armado devem estar sempre atentos não somente à resistência

característica à compressão do concreto, mas também ao tipo de cimento,

qualidade do agregado, fator água/cimento, adições e aditivos utilizados na

dosagem do concreto, como forma de garantir à estrutura uma durabilidade

mínima requerida por projeto, função também de sua utilização.

As causas que evidenciam as manifestações patológicas nas estruturas de

concreto se relacionam com a agressividade do meio e às características da

própria estrutura quanto à qualidade dos materiais empregados, projetos,

execução e utilização. Assim, os avanços dos pesquisadores nem sempre foram

assimilados pelos usuários dessas pesquisas, sendo que o setor da construção

civil não empregou corretamente as pesquisas desenvolvidas em laboratórios,

culminando na prática, em experiências mal sucedidas. Tais insucessos se

refletiram nas patologias das estruturas de concreto que resultaram na diminuição

da vida útil prevista em projeto e, sobretudo, alto custo de reparo prematuro das

mesmas.

Um grande problema relacionado com a falta de durabilidade das estruturas de

concreto armado nos dias de hoje é evidenciado por constantes mudanças das

propriedades dos cimentos, na medida em que estão cada vez mais finos, fato que

proporciona maiores resistências e que acabam induzindo os construtores a uma

retirada das formas e moldes com precocidade. Tal fato acaba expondo a

superfície do concreto às intempéries em idade muito jovem, ocasião em que o

mesmo ainda não tem a necessária maturidade (MEHTA, 1994).

Outro problema com a durabilidade é o fracionamento do conhecimento dos vários

engenheiros inseridos no processo construtivo, porque os projetistas de estrutura

não possuem conhecimento dos materiais e vice-versa os tecnologistas. Deve-se

lembrar aqui que os ícones das construções do passado eram excelentes

projetistas estruturais e profundos conhecedores e detentores da tecnologia de

execução do concreto.

A preocupação com a durabilidade das estruturas de concreto é evidente e no

Brasil a norma NBR 6118 - Projeto de estruturas de concreto - Procedimento

(ABNT, 2004) apresenta dois capítulos específicos sobre este assunto.

Por fim, um concreto utilizado em uma obra exige de seu executor, um perfeito

conhecimento das propriedades e também das qualidades dos materiais

constituintes, bem como do proporcionamento destes, da técnica, do preparo e da

utilização.

3.1.2 Materiais

Os materiais que são utilizados e combinados para a confecção dos vários tipos

de concreto são: cimento, agregados, água, aditivos e adições. Tais materiais

serão descritos a seguir:

3.1.2.1 Cimento

O cimento pode ser definido como um aglomerante hidráulico obtido através da

mistura proporcionada de calcário (Carbonato de cálcio), argila (silicatos e

aluminatos), e adições (gesso, escória de alto-forno, materiais pozolânico e

outras) em fornos rotativos com temperaturas em torno de 1400°C.

A partir de uma análise química do cimento, podemos determinar os seus

principais componentes, expressos em óxidos, conforme a Tabela 3.1, se

apresenta uma notação própria da química de cimento (abreviação), que muito

nos auxilia a compreender os fenômenos envolvidos com a sua hidratação e

endurecimento (TAYLOR, 1997):

Tabela 3.1 – Principais componentes do cimento

ÓXIDOS NOMENCLATURA ABREVIAÇÃO

CaO Cal C

SiO

Sílica S

Alumina A

Óxido de Ferro F

MgO Magnésia M

Anidrido Sulfuroso

O e K

O Álcalis -

Portanto, uma última consideração a ser destacada neste tópico refere-se aos

tipos de cimento Portland produzidos pela indústria brasileira de cimento e suas

respectivas normas, como está apresentado na Tabela 3.2 (MEHTA, 1994).

Tabela 3.2 – Denominação dos cimentos de acordo com as normas brasileiras

DENOMINAÇÃO DOS CIMENTOS SIGLA NORMA

Portland Comum CPI NBR 5732

Portland Comum com Adição CP I-S NBR 5732

Portland Composto com Escória CP II-E NBR 11578

Portland Composto com Pozolana CP II-Z NBR 11578

Portland Composto com Fíler CP II-F NBR 11578

Portland de Alto-Forno CP III NBR 5735

Portland Pozolânico CP IV NBR 5736

Portland de Alta Resistência Inicial CP V-ARI NBR 5733

Portland Branco CPB NBR 12989

Portland Resistente a Sulfatos Acrescenta “RS” aos anteriores NBR 5737

3.1.2.2 Agregados

Agregado pode ser definido como um material sem forma e volume definido que

não entra em reação complexa com a água, de propriedades adequadas para

utilização no concreto. Os agregados constituem cerca de 60% a 80% do volume

do concreto, barateando o custo do mesmo.

Numa classificação muito importante dos agregados, quanto às dimensões de

suas partículas podem ser entendidos como miúdos ou graúdos. Agregado miúdo

é aquele que apresenta partículas menores que 4,8 mm (passante na peneira n° 4

conforme NBR 7211 – Agregados para concreto (ABNT, 1983)) e agregado

graúdo é aquele que apresenta partículas maiores que 4,8 mm (retidas na peneira

n° 4).

Os agregados podem ser de origem natural e/ou artificial de rochas ígneas,

metamórficas ou sedimentares. Os agregados naturais compreendem aqueles que

são encontrados na natureza sob a forma de agregados como as areias de minas,

cursos de água, seixos e outros. Já os agregados artificiais compreendem aqueles

que sofreram algum tipo de beneficiamento como britagem, peneiramento e etc.

Assim, os agregados artificiais mais utilizados na confecção de concreto são as

britas de gnaisse e calcário (MEHTA, 1994).

Quando considera a massa unitária dos agregados, eles podem ser também

classificados como ultraleves (poliestireno expandido, vermiculita, vidro expandido

e outros), leves (argila expandida, escória de alto-forno expandida, cinzas volantes

sinterizadas e outros), normais (areia, rocha britada e outros) e pesados (limonita,

magnetita, barita e outros).

3.1.2.3 Água de amassamento

Em particular, toda água que não apresente cheiro, cor e/ou sabor, pode ser

utilizada como água de amassamento na confecção de concreto. Porém, existe

uma desconfiança na utilização de uma água que apresente características

diferentes das que foram enunciadas anteriormente. Também devemos ter o

cuidado de que toda água que serve para beber possa ser utilizada em concretos

e que a recíproca, não é verdadeira. Este tópico será melhor discutido no item 3.3

desta dissertação.

3.1.2.4 Aditivos

Aditivos podem ser definidos como substâncias que se adicionam durante o

amassamento do concreto, que lhe conferirão mudança em suas propriedades

tanto no estado fresco quanto no estado endurecido.

A utilização de aditivos é bastante antiga, paraticada desde o surgimento dos

ligantes hidráulicos quanto do próprio cimento. Os primeiros aditivos como o

sangue, a clara do ovo, a banha e o leite foram utilizados pelos romanos no

concreto de pozolana. Já no final da década de 60, os aditivos eram subprodutos

industriais e em meados da década de 70 possuíam formulações especificas com

estruturas moleculares definidas (COUTINHO, 1988).

Os efeitos que se esperam dos aditivos incorporados durante a confecção dos

concretos podem ser:

a) aprimorar a trabalhabilidade;

b) acelerar e/ou retardar a pega;

c) aumento de resistência nos primeiros meses;

d) acelerar o endurecimento nas primeiras idades em tempo frio;

e) incrementar a resistência aos ciclos de gelo e degelo;

f) incremento na impermeabilidade;

g) impedir a segregação e a sedimentação do cimento nas caldas de injeção;

h) promover a expansão;

i) melhorar a aderência ao agregado;

j) promover coloração;

k) preparar concretos leves;

l) promover propriedades germicidas, fungicidas e inseticidas;

m) inibir a corrosão das armaduras;

n) ajudar na performance dos concretos bombeados;

o) melhorar a compacidade;

p) diminuir a retração;

q) aumentar a durabilidade.

A norma brasileira NBR EB 1763 – Aditivos para concreto de cimento Portland

(ABNT, 1992) classifica os aditivos conforme a seguinte notação:

• tipo P - aditivo plastificante;

• tipo R - aditivo retardador;

• tipo A - aditivo acelerador;

• tipo PR - aditivo plastificante retardador;

• tipo PA - aditivo plastificante acelerador;

• tipo IAR - aditivo incorporador de ar;

• tipo SP - aditivo superplastificante;

• tipo SPR - aditivo superplastificante retardador;

• tipo SPA - aditivo superplastificante acelerador.

Por fim, é relevante salientar que, a melhor condição para se empregar aditivos

em concretos é a sua utilização de maneira correta e segura. Não se deve pensar,

em hipótese nenhuma, que a utilização de aditivos possa corrigir concretos mal

confeccionados. Diante dos vários tipos de aditivos listados anteriormente, esta

pesquisa utilizou, para a confecção dos concretos, somente o aditivo plastificante.

Este aditivo possui a capacidade de reduzir a água de amassamento do concreto

e é classificado como tensoativo. Este tema será abordado no item 3.3.5, onde

estará descrito o mecanismo de redução da tensão superficial da água promovido

pela ação de aditivos tensoativos.

3.1.3 Tipos

Os tipos de concreto podem ser definidos de acordo com sua massa específica

sendo:

• concreto leve: massa específica entre 400-1800 kg/m

;

• concreto normal ou tradicional: massa específica entre 2300-2500 kg/m

;

• concreto pesado: massa específica acima de 2500 kg/m

Quanto à resistência os concretos podem ser classificados da seguinte maneira:

• concreto de baixa resistência: ≤ 20 MPa.

• concreto de resistência normal: 20 MPa a 40 MPa.

• concreto de alta resistência: > 40 MPa (MEHTA, 1994).

Além do que foi exposto por MEHTA, gostaria também de expor uma outra

classificação para os concretos. Trata-se dos concretos especiais que serão

listados a seguir, e ficam como sugestão de estudos complementares:

• concreto normal;

• concreto para pavimentação;

• concreto auto-adensável;

• concreto estrutural leve;

• concreto com alta densidade;

• concreto com alta trabalhabilidade;

• concreto com retração compensada;

• concreto reforçado com fibras;

• concreto contendo polímeros;

• concreto pesado para blindagem de radiação;

• concreto massa;

• concreto com ar incorporado;

• concreto branco;

• concreto colorido;

• concretos refratários;

• concretos de alto desempenho (CAD);

• concreto condutivo;

• concreto translúcido;

• concretos de ultra-alto-desempenho (CUAD) (VASCONCELOS, 1992).

3.1.4 Dosagem

Após a seleção dos materiais que irão compor o traço do concreto para se atingir

o desempenho desejado, realiza-se um passo seguinte que é a dosagem do

concreto. A dosagem do concreto possui a característica principal de promover a

proporção ideal de seus constituintes que atenda às especificações pré-

estabelecidas. O traço do concreto pode ser especificado tanto em peso quanto

em volume (COUTINHO, 1988).

Conseqüentemente a uma dosagem bem feita, se tem um produto com uma

trabalhabilidade e resistência bem definida. Estas duas características são os

requisitos mais importantes de um concreto bem dosado. De igual importância,

não se deve esquecer também dos fatores de durabilidade e deformabilidade que

são bastante discutidos e apresentados em vários trabalhos atualmente

elaborados.

No Brasil, ainda não se tem uma descrição consensual de como deve ser

realizado um estudo de dosagem, o que caracteriza vários pesquisadores a

estabelecerem seus próprios métodos (CONCRETO, 2005).

A partir dos vários tipos de concretos existentes, é notório que para cada um

deles, existe, na literatura mundial, diversos métodos de dosagem do concreto

ideal, que satisfaça o requisito de desempenho a um menor custo possível ou

seja, pressupõe-se escolher materiais adequados a preços razoáveis. Portanto,

uma consideração importantíssima é reconhecer que cimento custa muito mais

caro que agregado. Além disso, todo empenho possível deve ser feito no sentido

de reduzir o consumo de cimento numa correta dosagem sem, evidentemente,

deturpar as propriedades esperadas do concreto, especialmente a

trabalhabilidade, consistência, resistência, módulo e durabilidade.

Devido à complexidade de conferir ao concreto um melhor proporcionamento dos

materiais constituintes é que vários pesquisadores e profissionais consideram que

a dosagem do concreto é mais uma arte do que ciência (MEHTA, 1994).

3.1.5 Mistura

Diante do proporcionamento dos materiais que irão compor o concreto é que se

define a sua mistura, para promover o revestimento de todas as partículas com a

pasta de cimento, constituindo uma massa homogênea.

A partir da especificidade de cada obra e volume de concreto necessário, o

processo de mistura desse concreto poderá ser feita na própria obra ou em

centrais produtoras de concreto. Como se pode perceber, a mistura de concretos

poderá ser realizada manualmente ou mecanicamente. As misturas manuais

devem ser realizadas somente em obras de pequena importância onde o volume

(cerca de 1 a 2 m

por hora) e a responsabilidade não justificarem a utilização de

equipamentos mecânicos (GIAMMUSSO, 1992). Existem vários tipos de

equipamentos para a realização das misturas mecanizadas e que serão somente

citados como podemos ver abaixo:

• betoneira basculante;

• betoneira de eixo horizontal e com inclinação variável;

• misturador de eixo vertical;

• caminhão betoneira.

De um modo geral, para uma melhor consistência da massa, recomendam-se os

seguintes passos de adicionamento dos materiais nos equipamentos

mecanizados. Primeiramente adiciona-se uma certa quantidade da água

necessária ao amassamento, juntamente com uma certa quantidade de agregado

graúdo. Logo em seguida adiciona-se o agregado miúdo e o cimento. Por fim

adiciona-se o restante da água e o restante do agregado graúdo. O aditivo deve

ser previamente misturado à primeira parcela de água adicionada. Um tempo ideal

de amassamento em betoneiras varia de 31 segundos até 130 segundos para

uma melhor homogeneidade da massa.

3.1.6 Transporte

O concreto confeccionado em betoneira na obra ou em centrais de concretagem

deve ser transportado o mais rápido possível até o local de lançamento e

adensamento do mesmo. Este transporte deve ser realizado com o máximo de

cuidado para que o concreto não segregue e enrijeça, perdendo assim a sua

homogeneidade (REBUT, 1975). A seguir serão citados os equipamentos de

manuseio e transporte do concreto até o local de lançamento:

• caminhão agitador;

• caminhão betoneira;

• caminhão transportador;

• grua;

• caçamba;

• carrinho de mão;

• calha;

• esteira rolante;

• equipamento de projeção pneumática;

• bombas;

• tremonha e outros.

3.1.7 Propriedades do concreto fresco

Como se sabe, para se obter um concreto que atenda aos parâmetros de

estabilidade e durabilidade conforme a NBR 6118 – Projetos de estrutura de

concreto - Procedimento (ABNT, 2003), é muito importante que as suas

propriedades sejam bem definidas, para se atingir esses objetivos. As principais

propriedades do concreto fresco são: a trabalhabilidade, a consistência, a

integridade da massa e o poder que ela tem de reter a água.

Trabalhabilidade é a harmonia das propriedades do concreto fresco, a qual facilita

o seu manuseio sem perda de sua homogeneidade. Conseqüentemente, outras

propriedades intrinsecamente ligadas a trabalhabilidade são a fluidez e a coesão.

A fluidez é a facilidade de mobilidade do concreto fresco e a coesão é a

resistência deste concreto à exsudação e à segregação.

Os fatores que afetam a trabalhabilidade são: a qualidade dos agregados,

relações de água/cimento e agregado/cimento, aditivos e adições.

Destaca-se aqui também a propriedade de tempo de pega dos concretos cujas

causas se apresentam no momento que a água entra em contato com o cimento,

desencadeando as diversas reações de hidratação. Vale a pena ressaltar que o

tempo de pega do concreto é diferente do tempo de pega do cimento que compõe

esse mesmo concreto. Assim o tempo de pega do concreto é definido pelo início

da solidificação da massa fresca sendo dividido em duas etapas. A primeira é

especificada como tempo de início de pega que é marcada pela dificuldade, ou

melhor, pela não possibilidade de se misturar, transportar e lançar o concreto

fresco. Já a segunda é especificada como tempo de fim de pega, o qual é

marcado pelo início da resistência (COUTINHO, 1988).

O processo mais utilizado pelos laboratórios e canteiros de obra para se ter noção

da trabalhabilidade a partir da consistência do concreto é a realização do ensaio

de abatimento do tronco de cone (slump test). Este ensaio é normalizado pela

NBR NM 67 – Concreto – Determinação da consistência pelo abatimento do

tronco de cone (ABNT, 1998). Existem outros tipos de ensaios para se medir a

trabalhabilidade do concreto como o ensaio do fator de compactação, ensaio

Vebe, ensaio de espalhamento, ensaio de penetração, e mais recentemente os

ensaios de funil em V, fluxo no cone de Abrams e o fluxo na caixa em L.

Por fim, como foram destacados diversas propriedades que o concreto fresco

possui e que nesta etapa são realizadas inúmeras operações com ele, as quais

serão discutidas posteriormente. Estas operações compreendem a mistura,

transporte, lançamento, adensamento e cura.

3.1.8 Lançamento

O lançamento do concreto deve ser feito o mais próximo possível do local de seu

adensamento final. Para se evitar o aparecimento de juntas frias, juntas de

concretagem e planos de fratura, o concreto deve ser lançado rapidamente,

evitando assim, que a primeira camada de concretagem atinja a pega antes da

camada subseqüente.

Para que esta operação seja realizada com sucesso, as superfícies das fôrmas

devem estar preparadas para o recebimento do concreto e conseqüentemente o

lançamento e adensamento devem ser realizado por mão-de-obra qualificada e

rigorosamente fiscalizada.

3.1.9 Adensamento

A etapa do adensamento consiste em vibrar o concreto para que o ar contido em

seu interior seja expulso para o exterior, proporcionando uma melhor acomodação

de seus constituintes. O adensamento pode ser realizado de forma manual

(através de hastes) ou mecânica (através de vibradores).

Estudos comprovam, como se pode observar na Figura 3.1, que a presença de

apenas 5% de vazios no interior da massa proporciona uma queda de 30 % da

resistência à compressão, o que equivale a um aumento de 25% da água de

amassamento. Desta maneira, um bom adensamento do concreto ainda é mais

importante do que o controle da água de amassamento (COUTINHO, 1988).

Vale a pena destacar outro importante fator que até então era proibido de ser

executado nas construções devido a pouca ou nenhuma informação disponível no

mundo científico. Trata-se da revibração do concreto, que se realizada 1 ou 2

horas após o adensamento e vibração inicial, antes da finalização da pega, em

certas ocasiões específicas, se faz necessário para que se minimize fissuras de

retração, juntas frias e de concretagem, originadas do primeiro adensamento e/ou

devido ao fenômeno de exsudação do concreto.

Figura 3.1 – Curva da relaçao entre o volume de vazios e a resistência à

compressão (COUTINHO, 1988)

3.1.10 Cura

A cura pode ser definida como o processo de impedimento da evaporação da

água de amassamento necessária à hidratação do cimento, promovendo o

controle da temperatura interna do concreto por um certo período de tempo para

que este alcance uma resistência esperada (GIAMMUSSO, 1992).

Os processos de cura para os concretos podem ser feitos através do

represamento, imersão, borrifamento, neblina ou vapor de água. Também se

podem utilizar sacos de aniagem, sacos de cimento e ou mantas geotêxtil

embebidas em água. Existem também outros processos de vedação da superfície

de concretagem como as mantas de papel impermeável, de polietileno ou

compostos formadores de membrana de cura (produtos resinosos ou parafínicos).

3.1.11 Propriedades do concreto endurecido

As propriedades do concreto endurecido se verificam após o final de sua pega. O

concreto endurecido se torna sensível às condições ambientais, físicas, químicas

e mecânicas. Cabe aqui ressaltar que nem sempre é satisfatório desenvolver um

concreto altamente qualitativo, em função de suas propriedades, uma vez que se

faz necessário considerar a economia relativa a cada especificidade de projeto e

principalmente que atenda as condições de segurança, estabilidade e serviço

durante a sua vida útil. Procura-se, a seguir, evidenciar as propriedades que o

concreto endurecido possui, de uma maneira bem resumida. Portanto, estas

propriedades são:

a) Massa específica:

A massa específica dos concretos pode variar de acordo com os tipos de

agregados que os constituem.

b) Atrito:

O coeficiente de atrito depende das superfícies de contato com o concreto. Esta

propriedade é mais utilizada e desenvolvida em tubulações e pavimentos de

concreto. “O coeficiente de atrito de alvenaria sobre o concreto é tomado entre

0,50 e 0,60. O coeficiente de atrito de madeira sobre o concreto é da ordem de

0,40, variando desde 0,32 para contraplacado liso até 0,42 para madeira bruta

serrada. O coeficiente para o aço sobre concreto alcança cerca de 0,30 para

concreto não vibrado até 0,40 para concreto vibrado” (BAUER, 1987).

c) Resistência à abrasão:

Esta propriedade se torna importante principalmente nas superfícies sujeitas à

movimentação de cargas, uma vez que o desgaste do concreto se processa de

duas formas. A primeira é devido ao rompimento dos grãos do agregado e a

segunda é caracterizada pelo arrancamento dos próprios grãos do agregado.

d) Condutibilidade elétrica:

Esta propriedade é extremamente variável devido à composição do concreto e,

sobretudo à sua umidade, tornando-o um não condutor de eletricidade e muito

menos um isolante. Para concretos comuns dosados com 300 kg/m

de cimento, a

resistência elétrica varia de 10

a 10

ohms/cm

, entre as idades de 1 a 800 dias,

havendo um aumento de 1000 vezes em sua resistência. Para efeito de

comparação, temos a resistividade para a ardósia e o mármore de 10

e 10

respectivamente (BAUER, 1987).

e) Condutibilidade térmica:

Um valor médio do coeficiente de condutibilidade térmica para o concreto comum

segundo BAUER (1987) é k = 1,45 kcal/m,h,°C.

f) Calor específico:

Esta propriedade nos concretos varia de acordo com a temperatura e o teor de

água, entre limites relativamente estreitos de 0,20 kcal/kg,°C a 0,25 kcal/kg,°C.

g) Coeficiente de dilatação térmica:

Conforme a NBR 6118 - Projeto de estruturas de concreto - Procedimento (ABNT,

2003) o coeficiente de dilatação térmica do concreto pode ser admitido como

sendo igual a 10

-5

/°C na análise estrutural.

h) Resistência ao fogo:

O comportamento do concreto em temperaturas elevadas vai depender dos seus

constituintes. A resistência do concreto à compressão começa a diminuir,

significativamente, a partir da temperatura de 200 °C. Para temperaturas acima de

500 °C a resistência do concreto é da ordem de 50% da resistência original.

A título de informação, BAUER (1987) apresentou uma sucessão de cores de um

concreto submetido ao sinistro de um incêndio:

• entre 300 e 600 °C, o concreto tem coloração rosa;

• entre 600 e 900 °C, a cor do concreto vai do vermelho para o cinzento;

• entre 900 e 1200 °C, sua cor apresenta-se em tom amarelo-claro;

• acima de 1200 °C, a cor se torna amarela.

Portanto, um fator que pode melhorar a resistência do concreto à ação do fogo é

protegê-lo com revestimentos como argamassas, gesso ou outros.

i) Propriedades radioativas:

Devido aos aparelhos radioativos é que se teve a necessidade de construção de

anteparos e invólucros que minimizassem ou absorvessem as altas energias

geradas por eles, aumentando assim a segurança do elemento homem. Tal fato

abriu caminho para a utilização do concreto de alta densidade, barateando o custo

das obras, uma vez que o chumbo tem alto custo. Portanto, os concretos com

massa específica em torno de 4000 kg/m

, barram duas vezes mais as radiações

que os concretos convencionais.

j) Adesão:

Sabemos que o sucesso de uma ligação superficial (argamassas, texturas, etc.)

com o concreto se deve ao grau de irregularidade da mesma. Se a superfície do

concreto estiver lisa, essa ligação se torna fraca.

Outro ponto a se destacar é a ligação de concreto novo ao concreto velho,

necessário em reparos estruturais. Esta união, no geral, é fraca, devido ao efeito

da retração no concreto novo ser acentuada, promovendo a movimentação do

mesmo e conseqüentemente comprometendo a ligação. Assim, se faz necessário

a utilização de pontes de aderência em vários métodos construtivos.

k) Permeabilidade e absorção:

A permeabilidade é a principal propriedade para os concretos expostos às

intempéries, o que a torna importantíssima no aspecto da durabilidade das

estruturas de concreto armado. Portanto, a permeabilidade se identifica com a

passagem da água através do concreto. Já a absorção é o processo físico que o

concreto possui em reter a água nos poros e capilares (MEHTA, 1994).

A permeabilidade do concreto pode ser obtida através do aparelho portátil

Germanns Waterpermeability Test (GWT) fabricado pela Germann Instruments

A/S. Os valores típicos da permeabilidade, no geral, para os concretos variam de

92 x 10

-4

a 30 x 10

-10

cm/s, devido ao fator água/cimento e a quantidade de

cimento utilizado nos mesmos. A absorção pode ser determinada facilmente em

função do peso seco e peso saturado de corpos de prova de concreto.

l) Resistências:

O concreto é um excelente material que resiste aos esforços de compressão e não

muito bem aos esforços de tração. Segundo Mehta (1994), a resistência à tração e

à flexão típica do concreto são da ordem de 10 e 15%, respectivamente, da

resistência à compressão (ƒ

). Isto é atribuído à estrutura heterogênea do próprio

concreto. Assim o concreto se torna vulnerável ao cisalhamento, em virtude das

tensões de distensão em planos inclinados.

Os principais fatores que influenciam na resistência mecânica dos concretos são:

• fator água/cimento (a/c);

• idade do concreto;

• forma das partículas e granulometria dos grãos dos agregados;

• tipo de cimento;

• moldagem dos corpos de prova;

• forma e dimensões dos corpos de prova;

• velocidade de aplicação de carga durante o ensaio;

• duração da carga;

• aferição das prensas de compressão.

Segundo PETRUCCI (1995), as relações entre as resistências à compressão em

função das idades de 3, 7, 28, 90 e 365 dias são:

• ƒ

c 7

= 1,35 a 1,65 ƒ

c 3

• ƒ

c 28

= 1,70 a 2,50 ƒ

c 3

• ƒ

c 28

= 1,35 a 1,65 ƒ

c 7

• ƒ

c 90

= 1,05 a 1,20 ƒ

c 28

• ƒ

c 365

= 1,10 a 1,35 ƒ

c 28

m) Módulo de Elasticidade Estático (MEE) e Módulo de Elasticidade Dinâmico

(MED):

O módulo de elasticidade do concreto é definido pelo quociente de sua tensão

pela sua deformação. A partir do diagrama tensão-deformação, observa-se que o

MEE (obtido pela NBR 8522 – Concreto – Determinação dos módulos estáticos de

elasticidade e de deformação e da curva tensão deformação) também pode ser a

tangente, a tangente na origem e a secante dessa curva. Já o MED pode ser

definido através do pulso de velocidade ultra-sônico (obtido pela NBR 8802 –

Concreto endurecido – Determinação da velocidade de propagação de onda ultra-

sônica (ABNT, 1994)). O MED é o mais próximo do MEE da tangente na origem e

consideravelmente maior do que o MEE secante. Verificou-se nos ensaios

realizados em laboratórios que a relação entre o MEE e o MED varia de 0,5 a 0,8,

dependendo da resistência do concreto e da heterogeneidade do mesmo. É neste

contexto que se nota a impossibilidade do concreto apresentar somente um

módulo de elasticidade característico. Tal fato é devido às ligações cimento-

agregado e a estrutura do cimento hidratado que são variáveis.

Portanto, o módulo de elasticidade à compressão do concreto pode variar de 14 a

40 GPa (MEHTA, 1994).

n) Fluência:

Por fim, esta propriedade está diretamente relacionada com a deformação do

concreto ao longo do tempo submetido a cargas de carregamento. Essas

deformações são de origem plástica (lentas) que se sobrepõem as de origem

elástica (instantânea). A Tabela 3.3 demonstra a deformabilidade de uma amostra

de concreto ao fim de 3 anos, para várias condições de carregamento.

Tabela 3.3 – Deformação da amostra de concreto em várias condições de carregamento (BAUER,

1987).

Valor do Carregamento

(kg/cm

)

Deformação

(mm/m)

Origem das

Deformações

0 - 0,4 Retrações de Secagem e Térmicas

50 - 1,0 Retrações mais Deformações lentas

100 - 1,7 Retrações mais Deformações lentas

150 - 2,5 Deformações lentas

Destaca-se ao final deste tópico, que a tecnologia do concreto deve ainda estar

intimamente conectado a um programa de garantia da qualidade do mesmo,

através de procedimentos de controle. Tal preocupação é pertinente pelo fato do

porte das estruturas projetadas e velocidades de construções das mesmas. É

neste contexto que as tomadas de decisões em aceitar ou rejeitar a qualidade do

concreto não podem ser deixadas, apenas, para os ensaios de compressão aos

28 dias. Inúmeros casos evidenciam que os corpos de prova, em certas obras,

não representam verdadeiramente a qualidade do concreto na estrutura, devido às

condições de adensamento e cura. Para uma alternativa aos ensaios de

resistência convencionais, existem outros métodos de ensaios “in loco” não

destrutivos, que são eficazes no controle do concreto.

Um ensaio não destrutivo que se destaca, e que foi amplamente utilizado para

obter os módulos de elasticidade dinâmicos, dos vários concretos confeccionados

neste trabalho, é o ensaio de ultra-sonografia. Tal ensaio é normalizado pela

norma brasileira NBR 8802 - Concreto endurecido – Determinação da velocidade

de propagação de onda ultra-sônica (ABNT, 1994), pela norma inglesa B.S. 1881

e pela americana ASTM C597.

3.2 O Concreto Produzido nas Centrais

3.2.1 Introdução

A partir do desenvolvimento dos grandes centros urbanos, principalmente no que

se refere à construção civil, se observa cada vez mais agilidades dos processos

construtivos nos canteiros de obra. Como a tecnologia dos concretos vem se

desenvolvendo há décadas, surgiu no decorrer da história a necessidade de

entregar concretos prontos nesses canteiros, em oposição à clássica mistura “in

situ”.

Esta técnica de fornecimento de concretos prontos se impôs no Brasil, na década

de 70, após ter sido bastante desenvolvida em outros paises, principalmente nos

Estados Unidos. Assim, o concreto pronto pode ser caracterizado por ser

executado no todo ou em parte, em usinas de concretagem, ou também

denominadas centrais de concreto (REBUT, 1975).

Será dada ênfase neste tópico às centrais de concretagem brasileiras e que são

filiadas a uma instituição que as rege. Esta associação é a Associação Brasileira

das Empresas de Serviços de Concretagem (ABESC). A ABESC ratifica o

compromisso de suas empresas associadas com a busca constante pela

qualidade, com a pesquisa de novas tecnologias, com a normalização de seus

serviços e capacitação profissional de seus colaboradores diretos e indiretos

(Manual do concreto dosado em central, 2005).

Dados da ABESC (2005) dizem que em 1997 existiam mais de 100 empresas

distribuídas pelo Brasil, totalizando aproximadamente 550 centrais dosadoras e

uma frota composta por mais de 4.800 caminhões-betoneira atendendo a mais de

1.600 municípios. Na Europa, cerca de 55% dos cimentos produzidos são

destinados às centrais de concretagem, enquanto que, aqui no nosso país, este

índice é da ordem de 13% e os mais otimistas suspeitam que ele será estabilizado

em 30%.

As perspectivas de utilização dos serviços de concretagem no Brasil tendem a

aumentar devido à busca constante da qualidade, necessidade de redução de

custos e a racionalização dos canteiros de obra. Além desses podemos identificar

também:

• dificuldade de confeccionar concretos nos canteiros de obra, os quais

demandam altos custos, principalmente com mão-de-obra;

• qualidade do concreto confeccionado no canteiro de obra;

• modernização da construção civil - gestão da qualidade;

• eliminação de perdas de agregados e cimento;

• racionalização do número de operários na obra e conseqüente redução de

encargos sociais e trabalhistas;

• maior produtividade de transporte, lançamento e adensamento do

concreto;

• velocidade das obras;

• obediência aos cronogramas;

• projetos arquitetônicos arrojados exigindo o máximo de segurança,

qualidade e durabilidade;

• tecnologia em constante evolução;

• garantia da qualidade do concreto devido aos equipamentos e controle

adotado pelas centrais dosadoras.

Na verdade o Brasil está passando por uma transformação na qualidade de

produção de concretos, e deverá substituir o processo primitivo de dosagem e

mistura de concretos em obra e partir para a utilização de concretos dosados em

centrais, acompanhando a tendência da construção civil em todo o mundo.

3.2.2 Normalização

Os concretos dosados em centrais são normalizados pela Associação Brasileira

de Normas Técnicas (ABNT) através do Comitê Brasileiro de Cimento, Concreto e

Agregados (CB-18). Portanto, as normas que orientam sobre a melhor utilização

dos concretos são:

• NBR 6118: Projeto de estruturas de concreto – Procedimento;

• NBR 7212: Execução de concreto dosado em central;

• NBR 8953: Concreto para fins estruturais – classificação por grupo de

resistência;

• NBR 12654: Controle tecnológico de materiais componentes do concreto;

• NBR 12655: Concreto - Preparo, controle e recebimento;

• NBR 12821: Preparação de concreto em laboratório.

Será destacada e explanada a partir de agora a NBR 7212 - Execução de

concreto dosado em central (ABNT, 1984), enfatizando o concreto dosado em

central, visto que alguns trabalhos práticos foram realizados em uma central de

concreto. Esta norma fixa as condições exigíveis para a confecção dos concretos,

evidenciando as etapas, desde o recebimento de materiais até a aceitação e

rejeição, dos concretos produzidos em centrais.

O concreto dosado em central é definido como o concreto dosado e misturado em

equipamento estacionário ou em caminhão betoneira, transportado pelo mesmo

ou por caminhão tipo caçamba, para fornecimento em local e tempo determinados,

antes do início de sua pega, com propriedades e especificações preestabelecidas.

A expressão “concreto” citada neste tópico tem o significado de concreto dosado.

As condições gerais de armazenamento em uma central de concreto, dos

materiais constituintes do concreto, devem ocorrer em locais ou recipientes

apropriados. Estes recipientes não poderão permitir a contaminação dos mesmos

e também não se devem misturar materiais de mesma espécie e diferentes

procedências. Assim, os cuidados esperados para os agregados, cimentos, água

e aditivos são:

• agregados ⇒ evitar misturas de granulometrias e procedências diferentes;

• cimentos ⇒ armazenar em silos e evitar misturar com outros tipos de

cimento e procedências diferentes. Melhor consumi-lo em 90 dias;

• água ⇒ armazenar de maneira adequada e ser de procedência

conhecida e qualificada;

• aditivos ⇒ armazenar e identificar, evitar misturas com outros tipos de

aditivos, seguir as recomendações do fabricante, principalmente quanto ao

seu prazo de validade que é de 12 meses.

Os agregados e o cimento devem ser quantificados em massa, considerando o

desvio absoluto das balanças. Estes materiais devem ser dosados

separadamente. A quantidade de água deve ser estabelecida também em massa

ou volume, não se esquecendo da umidade dos agregados que deverá ser

descontada em sua massa final. Os aditivos devem ser adicionados de forma

uniforme na massa do concreto.

Outro cuidado que se deve tomar é a aferição periódica dos equipamentos,

envolvidos no processo produtivo do concreto dosado em central. Recomenda-se

aferições a cada período de três meses, ou após volume de concreto produzido de

5000m

, o que vier primeiro.

As misturas podem ser, de acordo com cada tipo de central de concretagem,

mistura completa em equipamento estacionário, mistura completa em caminhão

betoneira e mistura parcial na central e complementação na obra. Para qualquer

tipo de mistura utilizado é dever da central considerar as especificações do

fabricante dos equipamentos como capacidade, tempo, velocidade e número de

rotações.

As adições de água suplementar devem ser realizadas antes do início da

descarga do concreto e este deve obedecer, rigorosamente, o valor de abatimento

especificado no pedido. Essas adições suplementares são de responsabilidade da

empresa de serviços de concretagem e devem ser anotadas na nota fiscal da

mesma.

O tempo de transporte do concreto da central de dosagem até a obra deve ser

relacionado a temperatura, umidade relativa do ar, propriedades do cimento,

peculiaridades da obra, uso de aditivos retardadores, refrigeração e outros. A

temperatura ambiente limite recomendada de concretagem deve estar

compreendida no intervalo de 10°C e 32°C. Caso seja necessário concretagem

fora desse intervalo, devem ser adotados cuidados especiais.

As condições específicas do pedido do concreto para as centrais dosadoras

podem ser relativas à resistência característica à compressão, ou ao consumo de

cimento, ou à composição da mistura (traço). Quando o pedido é pela resistência

característica à compressão, deve ser especificada a própria resistência

característica à compressão, a dimensão característica máxima do agregado

graúdo e o abatimento do concreto fresco (slump). Se o pedido é pelo consumo de

cimento, o concreto é especificado através do consumo de cimento por metro

cúbico de concreto, a dimensão característica máxima do agregado graúdo e o

abatimento do concreto fresco (slump). Por fim, o pedido solicitado pela

composição do traço deve ser especificado quanto às quantidades por metro

cúbico, bem como por algumas especificidades como o tipo e a marca do cimento,

marca e função do aditivo, relaçao água/cimento máxima, consumo de cimento,

tipo de lançamento, módulo de elasticidade, entre outros.

O local e a data de entrega do concreto deve ser citado no contrato ou pedido de

fornecimento do mesmo. A unidade de volume de entrega é o m

medido após de

adensado, este não deve ser inferior a 1/5 da capacidade do equipamento de

mistura ou agitação e também deve ser múltiplo de 0,5 m

. A verificação física do

volume é de responsabilidade do contratante dos serviços. A entrega do concreto

deve ser, sempre, acompanhada da nota fiscal contendo os dados da empresa

fornecedora, bem como a quantidade de cada constituinte, volume, hora de início

da mistura (primeira adição de água), slump, dimensão máxima característica do

agregado graúdo, resistência característica à compressão, aditivo utilizado,

quantidade de água adicionada na central e quantidade máxima de água a ser

adicionada na obra.

A avaliação do desvio padrão dos corpos de prova de uma central de concreto é

realizada mediante análise estatística a partir dos valores de resistência de seus

concretos conforme especificado na NBR 7212 - Execução de concreto dosado

em central (ABNT, 1984), especificamente em seu item 6.

Toda empresa fornecedora de concreto dosado em central deve permitir o acesso

de seus contratantes às suas instalações. Finalmente, a aceitação ou rejeição do

concreto poderá ser confirmada mediante a análise, criteriosa, do contratante,

simplesmente pela conformidade ou desconformidade com o que foi combinado

através das especificações do pedido inicial.

3.2.3 Central de concreto

Central de concreto pode ser definido como o local onde estão instalados todos os

equipamentos necessários às operações de dosagem e, dependendo do caso,

mistura do concreto de acordo com normalização.

A partir deste conceito, podemos identificar as três maneiras possíveis de

produção de concreto realizado em uma central. A primeira é aquela em que a

mistura é totalmente confeccionada na própria central. A segunda maneira

consiste em uma mistura parcial na central e o restante em caminhões betoneira.

Por fim, os concretos são dosados na central e misturados totalmente nos

caminhões betoneira. Este último processo é o mais utilizado comercialmente.

A produção de concretos para o primeiro processo necessita de enormes

betoneiras de grande capacidade, que são instaladas sob os silos de

armazenamento de agregados e aglomerantes, e que são providos de balanças

que medem a massa dos materiais necessários ao traço pedido. O transporte

deste concreto pode ser realizado por caminhões basculantes de carroceria

metálica ou caminhões betoneira. Destaca-se neste momento que, quando o

transporte é realizado por caminhão betoneira em qualquer situação, é aplicada

uma pequena velocidade à betoneira, para que o concreto retarde por mais tempo

o seu início de pega. Além disso, o tempo máximo de agitação lento do concreto

deve ser de seis horas, o que não influenciará na sua resistência (REBUT, 1975).

O segundo processo de produção de concreto necessita, após, aproximadamente

30 segundos de mistura nas instalações fixas como no primeiro processo, de ter a

mistura completada nos caminhões betoneira com velocidade de rotação maior do

balão até 100 rotações por minuto. Posteriormente a este passo, retorna-se para a

velocidade de agitação, como descrito anteriormente, até a descarga final na obra.

Finalmente aos processos de produção de concreto, ele também pode ser dosado

na central por meio de seus equipamentos. Os agregados devem estar

armazenados em silos ou no pátio. Se eles estiverem nos silos, estes possuem

balanças em suas bases para medir os materiais. Já os do pátio, necessitam de

pá carregadeira que carrega os alimentadores metálicos, providos de balança, que

após a medida da massa transportam os materiais por correias transportadoras

até os caminhões betoneiras. Os caminhões betoneira, geralmente, são

abastecidos abaixo dos silos de aglomerantes, que também possuem balanças

em suas bases. Portanto, é no caminhão betoneira que se processa toda a fase

de mistura dos constituintes do concreto, da dosagem até a entrega final do

mesmo nas obras.

A água e os aditivos, em todos os processos de produção de concreto em central,

são dosados por volume ou massa, por meio de equipamentos específicos para

este fim.

Como se viu, os cuidados com a mistura do concreto devem ser especiais, a fim

de ponderar a possível perda de trabalhabilidade entre o início e o fim de pega,

principalmente durante o transporte, que às vezes é realizado por grandes

distâncias. Outros cuidados que se deve ter nas centrais produtoras de concreto, e

que estão relacionadas direta ou indiretamente com o mesmo são:

• O amassamento do concreto deve ser realizado até que o mesmo

apresente cor e consistência uniformes;

• As betoneiras não devem ser carregadas além de sua capacidade; quando

sobrecarregadas, estas, apresentam tensões e deformações excessivas

do equipamento, bem como uma mistura do concreto não uniforme;

• As velocidades de operação das betoneiras devem seguir as

recomendações dos fabricantes e serem aferidas com freqüência;

• A performance da betoneira é reduzida quando as suas pás e paredes

estão com incrustações de concreto, sendo de extrema importância à

limpeza das mesmas ao término de cada período de masseiras;

• Conseqüentemente, a manutenção dos equipamentos deve ser periódica,

uma vez que os desgastes propiciam redução da eficiência;

• O transporte deve ser realizado de forma a evitar a segregação e/ou a

perda de argamassa de cimento.

Os concretos produzidos pela central podem apresentar duas formas distintas de

fornecimento: o concreto convencional e o concreto bombeado.

O concreto convencional possui a característica de ser fornecido às obras em

caminhões betoneira. As descargas destes caminhões podem ser realizadas

diretamente no local de adensamento ou descarregados em carrinho de mão, grua

e depois transportados até o local de adensamento. Este concreto possui as

seguintes especificações técnicas que podem variar de acordo com os materiais

da região:

• abatimento do tronco de cone (slump test): 5 ± 1 cm;

• dimensão máxima dos agregados: 25 mm;

• cimento: pode-se utilizar qualquer um dos cimentos produzidos;

• aditivos;

• lançamento: convencional.

O concreto bombeado também é fornecido às obras por caminhão betoneira. O

concreto descarregado é lançado diretamente no local de adensamento por meio

de tubulações rígidas e tubulações maleáveis, evitando segregações e perdas de

material. O lançamento é realizado através de equipamento provido de bombas

hidráulicas, podendo vencer distâncias verticais acima de 140 metros ou

horizontais além de 500 metros. O concreto bombeável possui as seguintes

especificações técnicas que podem variar de acordo com os materiais da região:

• abatimento do tronco de cone (slump test): 9 ± 1 cm;

• dimensão máxima dos agregados: 25 mm;

• cimento: pode-se utilizar qualquer um dos cimentos produzidos;

• aditivos;

• lançamento: bombeado.

Outras vantagens que se pode associar à utilização de concretos dosados em

central são:

• maior controle dos materiais empregados;

• automatização da dosagem dos materiais;

• moldagens de corpos de prova e ensaios realizados;

• maior produtividade no lançamento do concreto;

• eliminação das perdas dos materiais;

• responsabilidade e garantia da resistência do concreto, através dos

certificados de resistência e da dosagem dos materiais componentes.

Existem situações em que são necessárias rapidez e velocidade na obra,

principalmente se esta estiver afastada dos grandes centros urbanos. Diante desta

necessidade, existem centrais móveis de concretagem compostas por caixas de

agregados, silos de cimento horizontais, esteiras e balanças dosadoras. Esta

estrutura foi projetada em cima de carretas para facilitar o transporte rodoviário e

conseqüentemente, iniciar operação com extrema rapidez em qualquer lugar. A

unidade móvel é instalada sobre um radier e necessita de um muro de arrimo

rampado para acessibilidade da pá carregadeira que alimentará o conjunto

(REBUT, 1975).

Em São Paulo existe uma parceria entre ABESC e a Companhia de Tecnologia de

Saneamento Ambiental (CETESB) que implantou um programa de gestão para a

fiscalização da fumaça preta emitida pela frota das centrais de concreto. Outras

medidas ambientais se referem à reutilização das sobras de concreto, controle das

emissões de poluentes particulados e efluentes líquidos.

Finalmente, não existem muitos estudos de laboratório, devido à estrutura

necessária, sobre concretos bombeados. As experiências que se tem relatado são

de canteiro de obra.

3.2.4 Controle e fiscalização

Sabemos que a utilização de concretos dosados em centrais imprime uma maior

velocidade de construção e conseqüentemente, as tomadas de decisões também

acompanham este mesmo ritmo, não sendo deixadas para os 28 dias como de

praxe. Os técnicos envolvidos na concepção de todo o projeto necessitam

desenvolver ou aprovar um programa de garantia da qualidade, que além de

outras coisas, envolva a escolha de técnicas de ensaios e análise estatística nos

procedimentos de controle. O objetivo principal de um programa desse é garantir a

qualidade de um concreto, desde a sua concepção inicial, preservando suas

propriedades, estabilidade e durabilidade ao longo de sua vida útil.

É neste contexto que será discutido neste item os meios e ensaios de controle da

qualidade do concreto. Os cuidados para se ter um concreto aceitável dentro de

suas especificações, devem ser tomados tanto no seu estado fresco quanto no

estado endurecido. O controle e a fiscalização no concreto fresco objetiva a

trabalhabilidade, a perda de abatimento, a exsudação, a segregação, a retração, a

pega e a temperatura de concretagem. Já no estado endurecido, o controle e a

fiscalização podem ser realizados com ensaios destrutivos ou ensaios não

destrutivos. Os ensaios destrutivos são os de arrancamento e extração de corpos

de prova. Os ensaios não destrutivos podem ser realizados em corpos de prova

moldados durante a concretagem através do ensaio de resistência acelerada, ou

diretamente na estrutura de concreto concebida através dos ensaios de dureza

superficial, técnica de resistência à penetração, método da velocidade de

propagação da onda ultra-sônica, cobrimento e diâmetro das armaduras.

A trabalhabilidade do concreto está diretamente ligada à sua coesão e

consistência. Assim, o seu controle deve ser direcionado para a quantidade de

água, teor de cimento, granulometria dos agregados e aditivos. Percebemos que

se um estudo de dosagem for mal feito, a partir de erros no proporcionamento dos

materiais citados anteriormente, e este mesmo concreto for aplicado

estruturalmente, teremos problemas durante o seu transporte, lançamento,

adensamento e pós-endurecimento (NEVILLE, 1982).

A perda de abatimento do concreto acontece quando as reações de hidratação, a

adsorção e a evaporação consomem as águas livres, iniciando o seu

enrijecimento. Logo, um controle deste fator exige o emprego de cimento de pega

normal, menor tempo total de mistura, transporte, lançamento, adensamento e

acabamento e por fim, que a temperatura do concreto (calor de hidratação), água

e dos agregados não seja alta.

O controle da segregação e exsudação pode ser feito controlando a quantidade de

agregado graúdo, a quantidade de partículas finas e os erros durante o

lançamento e adensamento.

A retração plástica do concreto fresco é observada quando se percebe que a

superfície superior assentou, devido ao seu lançamento em peças de grande

profundidade. Assim, medidas de controle que minimizam as retrações envolvem:

• as fôrmas devem ser umedecidas antes do lançamento do concreto;

• os agregados devem ser umedecidos quando secos e absorventes;

• redução da velocidade dos ventos e temperatura sobre a superfície do

concreto lançado e adensado por meios construtivos temporários;

• promover o abaixamento da temperatura do concreto fresco pelo

resfriamento dos agregados e água;

• evitar atrasos de concretagem reduzindo o tempo entre o lançamento e

início de cura;

• no caso de retração que aparecer durante o trabalho de desempeno do

concreto, promover a revibração, se o mesmo ainda se encontra no estado

plástico. Tal atitude alivia as tensões surgidas além de melhorar a

aderência com a armadura e aumentar a resistência do concreto;

• aplicar os procedimentos de cura necessária.

O ensaio para medir o tempo de início de pega e o tempo final de pega consiste

em obter uma quantidade de argamassa do concreto produzido, compactá-la em

um recipiente padrão e medir a força necessária para fazer penetrar uma agulha

nesta argamassa. Tal ensaio é normalizado pela norma brasileira NBR 9832 -

Concreto e argamassa - Determinação dos tempos de pega por meio da

resistência à penetração - Método de ensaio (ABNT, 1992). Logo, os principais

fatores que controlam os tempos de pega são os mesmos citados para a

trabalhabilidade.

As precauções para controlar a temperatura interna e externa do concreto

envolvem, para concretagem em clima frio, evitar confeccioná-lo a temperatura

superior a 21°C, e para concretagem em clima quente, evitar produzi-lo a

temperatura superior a 29°C (NEVILLE, 1982). Em ambas as situações é mais

fácil aquecer e/ou esfriar a água de amassamento devido ao seu calor específico

ser igual a 1, cinco vezes maior que o calor específico médio para o cimento e

agregados que é 0,22.

Até aqui se viu o controle e a fiscalização necessários sobre o concreto fresco e

dando seqüência a este tópico, evidenciará a partir de agora os ensaios de

controle e fiscalização da qualidade dos concretos endurecidos, que poderão

ocorrer tanto nas primeiras idades (a partir do final de sua pega) quanto em idades

mais avançadas. Serão relatados primeiramente métodos destrutivos e

posteriormente métodos não destrutivos.

O controle tecnológico do concreto pelo ensaio de arrancamento é normalizado

pela ASTM C 900. Este ensaio consiste em arrancar do concreto um parafuso

específico previamente moldado no mesmo. Mede-se a força necessária ao seu

arrancamento através de um dinamômetro. A resistência de arrancamento é cerca

de 20 % da resistência à compressão e é uma medida direta da resistência ao

cisalhamento. O dano que este ensaio promoveu a superfície do concreto deve

ser reparado logo após a sua realização. Portanto, este ensaio é extremamente

importante para determinar a resistência nas primeiras idades e

conseqüentemente informar o momento seguro para a desmoldagem das fôrmas.

Outro método destrutivo consiste na extração de corpos de prova das peças da

estrutura de concreto por meio de uma coroa rotativa diamantada. Tal ensaio é

normalizado pela NBR 7680 - Extração, preparo, ensaio e análise de testemunhos

de estruturas de concreto – Procedimento (ABNT, 1983). É importante saber que

as resistências dos corpos de prova extraídos são menores do que as dos corpos

de prova moldados durante o lançamento do concreto fresco. Destaca-se também

o cuidado que se deve ter ao extrair corpos de prova de regiões que tenham

sofrido exsudação (parte superior da peça estrutural ser mais fraca que a parte

inferior da mesma).

Um ensaio de resistência acelerada (método da água em ebulição) aplicado ao

concreto nas primeiras idades é normalizado pela NBR 8045 - Concreto -

Determinação da resistência acelerada à compressão - Método da água em

ebulição (ABNT, 1993). Tal método consiste na cura normal dos corpos de prova

durante 24 horas e posteriormente na cura em banho de água a 100°C por um

período de 305 horas, e ensaio de rompimento 1 hora depois. Este método está

cada vez mais sendo utilizado para se ter uma avaliação preliminar após dois dias

e meio a partir da concretagem, e se este mesmo concreto irá atingir o nível de

resistência desejado.

Os ensaios não destrutivos possuem a característica de serem portáteis e de fácil

aplicação na estrutura de concreto. MALHOTRA (1984) disse que para a utilização

destes ensaios é conveniente que os mesmos possuam correlações

desenvolvidas em laboratório, dos concretos utilizados nas obras de construção

civil.

O primeiro ensaio não destrutivo consiste na obtenção da resistência à

compressão do concreto através da determinação da dureza superficial do

mesmo, pelo princípio da energia de impacto. O equipamento deste ensaio foi

desenvolvido em 1948 pelo engenheiro suíço Ernest Schmidt, o qual ficou

conhecido como esclerômetro de Schmidt. No Brasil existe a norma NBR 7584 -

Concreto endurecido – Avaliação da dureza superficial pelo esclerômetro de

reflexão (ABNT, 1995) que regulamenta tal ensaio. O cuidado que se deve ter é

quanto à superfície analisada, profundidade de carbonatação, e umidade da peça

de concreto.

Mais um ensaio não destrutivo se refere à técnica de resistência à penetração, a

qual consiste em um dispositivo de pólvora conhecido como pistola de Windsor.

Esta pistola atira um pino metálico no concreto e através do comprimento exposto

deste, se mede a resistência à penetração do concreto. Também é um excelente

método utilizado nas primeiras idades do concreto, principalmente para fins de

retirada das fôrmas. Atualmente no Brasil este ensaio não possui normalização,

mas ele é normalizado pela ASTM C 803.

Outro ensaio não destrutivo é o método da velocidade de onda ultra-sônica

através do equipamento de ultra-som, que foi desenvolvido em 1945 por Jones e

Gatfield na Inglaterra, e paralelamente por Leslie e Cheesman, em 1949, no

Canadá. O princípio de funcionamento deste método consiste em promover a

passagem de ondas eletrovibratórias pelo concreto e medir o tempo necessário

gasto por estas ondas para atravessá-lo. Com este equipamento podemos

determinar a homogeneidade e compacidade do concreto, detectar falhas de

concretagem, monitorar as variações ao longo do tempo decorrentes de

agressividade do meio, avaliar a resistência à compressão e módulo de

elasticidade dinâmico.

Não se pode deixar de registrar também a mão-de-obra empregada na produção

de concretos, uma vez que ela é um dos fatores primordiais na sua qualidade.

Portanto, as empresas além de absorverem pessoal desqualificado devem

promover treinamentos, com intuito de minimizar seus problemas e melhorar a

forma artesanal de construir em nosso país.

Os métodos de controle e fiscalização do concreto, descritos neste trabalho,

permitem que engenheiros, fiscais, projetistas e consultores possam avaliar e

intervir de forma rápida e segura quando da detecção de problema na estrutura. A

Figura 3.2 mostra hipoteticamente um processo de fissuração de uma estrutura de

concreto armado, que é uma patologia corrente nas edificações.

3.3 Água no Concreto

3.3.1 Introdução

Sob a forma de rios, lagos, água do mar, chuva, lençóis subterrâneos, neve e

vapor, a água é sem dúvida o líquido mais abundante da natureza. Entretanto, a

água no concreto deve ser vista como material primordial, uma vez que ela é de

fundamental importância às reações de hidratação do cimento e atua como agente

promovedor da plasticidade dos constituintes do mesmo.

As propriedades da água vêm sendo estudadas sistematicamente por mais de 80

anos. Infelizmente poucos foram as evoluções de conhecimento obtidos por esses

estudos, especialmente no que diz respeito à água de amassamento de concretos

e argamassas. Até o presente momento, a normalização vigente recomenda

apenas a avaliação de características como composição química e potabilidade.

A, B e C – Fissuras de assentamento plástico; D, E e F – Fissuras de retração plástica; G – Fissuras de

contração térmica (calor de hidratação); I – Fissuras retração por secagem; K – Fissuras mapeadas; L e M –

Fissuras por corrosão de armadura

Figura 3.2 – Fissuração de uma hipotética estrutura de concreto (MEHTA, 1994)

A partir do que já foi explanado sobre a água de amassamento, especificamente

no item 3.1.2.3, acrescenta-se aqui que uma água imprópria para o consumo

humano, não necessariamente também se torna imprópria para a confecção de

concretos. Assim, quaisquer águas ácidas, salobras, salgadas, coloridas, com

mau cheiro ou recicladas de processos industriais não devem ser rejeitadas de

imediato. Deve-se realizar testes comparativos com alguma água limpa de

referência e avaliar seu uso para cada especificidade de concreto desejado.

Então, na comparação entre as águas, a resistência dos corpos de prova (7 e 28

dias), confeccionadas com água duvidosa, deve ser maior ou igual a 90% da

resistência dos corpos de prova produzidos com água limpa. Também se deve

avaliar o tempo de pega a um grau aceitável (MEHTA, 1994).

A qualidade da água é de fundamental importância e não deve apenas ser

considerada quanto à resistência dos concretos. Entretanto, a utilização dessas

águas requer algumas medidas cuidadosas. Logo, uma água que possui elevada

quantidade de partículas finas em suspensão deve ser realizada a sua decantação

para posterior utilização. As águas salobras podem ser usadas sem problemas

desde que se verifiquem as composições dos cloretos e sulfatos. A água do mar

pode ser utilizada em concretos simples sem função estrutural em que também

não se importa com a aparência do mesmo. Entretanto, não se recomenda, na

prática, a utilização desta água, a menos que isso seja inevitável. Já as águas

naturais, discretamente ácidas, também não causam nenhum efeito ao concreto,

mas devem ser criteriosamente analisadas.

Nota-se que a água é a condição “sine qua non” para a confecção dos concretos,

cuja sua função principal é a hidratação do cimento, o qual adquire propriedade

adesiva promovendo a pega e o endurecimento desse concreto. Nesta hidratação,

os compostos resultantes não hidratam à mesma velocidade, sendo que os

aluminatos hidratam primeiramente aos silicatos. Os aluminatos estão diretamente

relacionados à perda de consistência e pega, enquanto que os silicatos definem

as características de ganho de resistência dos concretos. Para uma melhor

compreensão do processo de hidratação do cimento assim que a água entra em

contato com este, é necessário o conhecimento das abreviações principais dos

compostos do cimento Portland:

• C – Óxido de Cálcio (CaO);

• S – Sílica (SiO

);

• F – Ferro (Fe

);

• H – Água (H

O);

• C

S – Silicato Tricálcico (3CaO.SiO

);

• C

S – Silicato Bicálcico (2CaO.SiO

);

• C

A – Aluminato Tricálcico (3CaO.Al

);

• C

AF – Ferro Aluminato Tetracálcico (4CaO.Al

.Fe

Observa-se que os dois silicatos de cálcio anteriores são os compostos mais

importantes do cimento. O C

S é responsável pelo ganho de resistência inicial até

o final do primeiro mês, enquanto que o C

S promove o ganho de resistência ao

longo de um ano ou mais. As reações de hidratação do C

A se processam

rapidamente com grande liberação de calor. Se estas reações não forem de

alguma forma retardadas, o cimento Portland não terá nenhum propósito na

construção civil. Para que isto não ocorra, adiciona-se gipsita no processo de

fabricação do mesmo. Já as reações de hidratação do C

AF são mais lentas e se

comportam de maneira semelhante ao do composto C

Portanto, serão apresentadas a seguir as principais reações de hidratação do

cimento tanto na forma adotada pelo meio técnico, quanto na forma quimicamente

correta.

• Hidratação do C

S + 6H → C

+ 3CH (3.1)

2[3CaO.SiO

] + 6H

O Æ 3CaO.2SiO

.3H

O + 3Ca (OH)

(3.2)

• Hidratação do C

S + 4H → C

+ CH (3.3)

2[2CaO.SiO

] + 4H

O Æ 3CaO.2SiO

.3H

O + Ca (OH)

(3.4)

• Hidratação do C

A + 6H → C

(3.5)

3CaO.Al

+ 6H

O Æ 3CaO.Al

.6H

O (3.6)

• Hidratação do C

A com o gesso:

A + 3[CaSO

.2H

O] + 26H → C

A.3CaSO

(3.7)

3CaO.Al

+ 3[CaSO

.2H

O] + 26H

O Æ 3CaO.Al

. 3CaSO

.32H

O (3.8)

• Hidratação do C

AF:

AF + 7H Æ C

+ CFH (3.9)

4CaO.Al

.Fe

+ 7H

O Æ 3CaO.Al

. 6H

O + CaO.Fe

O (3.10)

3.3.2 A estrutura da água

As propriedades da água têm sido sistematicamente estudadas por mais de 80

anos. Infelizmente, esses estudos resultaram em uma quantidade modesta de

conhecimentos sobre a estrutura da água. Muito pouco é sabido sobre o

comportamento da água próxima a uma interface sólida ou não, embora não se

tenha muitas informações experimentais.

A molécula de água (H─O─H) possui ligação covalente. “Devido à diferença nos

centros de carga do hidrogênio e do oxigênio, o próton do íon de hidrogênio

positivamente carregado pertencente a uma molécula de água, a qual atrai os

elétrons negativamente carregados das moléculas de água vizinhas. Esta força de

atração relativamente fraca, chamada ligação de hidrogênio, é responsável pela

estrutura ordenada da água”. (MEHTA, 1994).

Pode-se observar na estrutura do gelo, Figura 3.3a, o maior exemplo da

organização de longo alcance na estrutura da água proveniente da ligação de

hidrogênio. Verifica-se que cada molécula de água no gelo é rodeada por quatro

outras moléculas de modo que o grupo possui uma molécula no centro e as outras

quatro nos ângulos de um tetraedro. Assim, nas três direções, as moléculas e

seus grupos são mantidos unidos por ligações de hidrogênio. O gelo funde a 0°C

quando aproximadamente 15% das ligações de hidrogênio se rompem. Como

resultado da ruptura parcial na direção da ligação tetraédrica, cada molécula de

água pode vir a adquirir mais de quatro vizinhos próximos, aumentando a

densidade de 0,917 para 1. O inverso deste processo é responsável pelo

fenômeno que a água líquida, ao solidificar-se, expande-se ao invés de contrair-

se.

Figura 3.3 – (a) Estrutura do gelo; (b) estruturas de moléculas de água orientadas

em um microporo (MEHTA, 1994)

Já a água na temperatura ambiente, quando comparada à estrutura do gelo,

apresenta aproximadamente 50% das ligações de hidrogênio rompidas. Logo, os

materiais que possuem estas características de ligações rompidas, têm cargas

superficiais desequilibradas, que conseqüentemente geram energia de superfície.

Portanto, esta energia superficial nos líquidos promove tensão superficial, a qual é

responsável pela tendência de um grande número de moléculas se aderirem. A

tensão superficial de um líquido qualquer pode ser definida como a força

necessária para afastar as moléculas deste mesmo líquido. A partir desta

definição, conclui-se que é a alta tensão superficial da água que a impede de agir

como uma agente plastificante eficiente nas misturas de concreto.

Observa-se a expansão em muitos sistemas quando se gera a água com estrutura

orientada pelas ligações de hidrogênio nos microporos. No entanto, se a água for

capaz de permear estes microporos e se as forças de atração na superfície destes

forem suficientemente fortes para romperem a tensão superficial da massa de

água e dispuserem as moléculas para a forma de uma estrutura orientada

(semelhante à do gelo), esta água irá requerer mais espaço e conseqüentemente

causará expansão. Como pode ser visto na Figura 3.3b.

Por outro lado, quando uma molécula encontra uma interface sólida, em função da

existência do fenômeno da tensão superficial, a sua interatividade pode ser

apresentada sobre três aspectos, como mostrado na Figura 3.4. Na Figura 3.4a

observa-se uma água com elevada tensão superficial, sinalizando para a

existência de um ângulo tangente obtuso. No caso da Figura 3.4b, a tensão

superficial não é tão grande, mas ainda suficiente para o alcance de um ângulo

tangente próximo de 90°. Finalmente, na Figura 3.4c a tensão superficial é

reduzida e proporciona uma área de molhagem da superfície sólida muito maior

que nos dois casos anteriores. É neste contexto que a redução da tensão

superficial da água promoverá na confecção de concretos uma hidratação mais

eficiente dos compostos cimentícios.

(a) interface reduzida (b) interface normal (c) interface aumentada

Figura 3.4 – Tipologias da ação da tensão superficial nas moléculas de água junto

a sólidos (HANSEN, 1971)

HANSEN (1971) revela um modelo, como pode ser observado na Figura 3.5, no

qual se observam evidências em relação à existência de um ordenamento das

estruturas da água próxima a certas interfaces líquido/sólido. Esta evidência é

baseada em várias observações experimentais de vários pesquisadores, mas uma

grande importância deve ser dada em relação à existência de anomalias térmicas

nas propriedades da água vicinal. Um modelo de três camadas da estrutura da

água próxima a certas interfaces água/sólido é analisada com alguns detalhes;

neste modelo uma camada de água ordenada (estruturalmente) deve ser

originada próxima à interface com o sólido, a extensão do ordenamento para o

líquido decresce em função da distância com a interface. À medida que o grau de

ordenamento decai, a desordem local aumenta. A distâncias muito grandes da

superfície nota-se que a água mantêm sua estrutura original, tal como

referenciado na Figura 3.3. Devido ao “arranjo desfeito” entre a estrutura original

da água (desconhecida) e a água organizada próxima à interface, uma região de

desordem acentuada pode ocorrer, semelhante à desordem estrutural postulada

no modelo de hidratação de Frank-Wen (1957) (GIBBS, 1994).

Figura 3.5 – Superfície sólida sendo M; superfície de transição sendo D; interação

dipolo-dipolo sendo S; região de desordem sendo I; estrutura inicial da água sendo

B. (HANSEN, 1971)

A partir das anomalias térmicas nas propriedades da água, o Gráfico 3.1 mostra a

tensão superficial da água em função da temperatura apresentada por HANSEN

(1971).

A dificuldade maior para o entendimento dos modelos discutidos até aqui é torná-

los quantitativo. Devido as diferentes “fases” (fases no sentido de tipos de

estruturas da água) é claro que uma grande quantidade de parâmetros de ajuste

devem ser usados. Por isso, uma concordância quantitativa (ou semiquantitativa)

entre valores calculados (estimados) e observados não são provas suficientes do

modelo se testado em apenas uma pequena parte do fenômeno.

0 1020304050

Temperatura (°C)

Tensão Superficial água

(Dynes/cm)

Gráfico 3.1 – Tensão superficial da água em função da temperatura (HANSEN, 1971)

Entretanto, a água é o solvente universal por excelência. Sendo uma molécula

polar, apresenta a característica de dissociar as substâncias ionizáveis em íons

positivos e negativos. Entretanto, as reações desta com o concreto serão cada vez

mais intensas quanto maior for a concentração desses íons dissolvidos. Como as

moléculas de água são pequenas, elas são capazes de penetrar em cavidades

e/ou poros extremamente finos. Conseqüentemente, tal característica

proporcionará a deterioração do concreto endurecido sob o efeito das intempéries.

3.3.3 Constituição e contaminantes

Sabe-se que a água é o principal fator de deterioração do concreto, a qual pode

agir de forma física ou química. Conseqüentemente, serão revistas as suas

principais características da mesma que a fazem o principal agente de

deterioração dos materiais. Como solvente universal, a água possui a

extraordinária habilidade de dissolver mais substâncias do que qualquer outro

fluído conhecido. Conseqüentemente, algumas águas apresentam muitos íons e

gases em sua constituição, tornando-se capazes de deteriorar quimicamente

materiais sólidos.

Diante disso, quando se deseja analisar quimicamente uma água, que possa ser

utilizada na confecção de concretos, por um laboratório, este apresenta os

seguintes parâmetros listados na Tabela 3.4. Tais parâmetros devem ser

cuidadosamente inspecionados e comparados com as referências padrão

segundo normas.

Além disso, uma água para utilização na confecção de concretos pode apresentar

as seguintes características:

• pH entre 6,0 a 8,0;

• Sólidos totais ≤ 4000 mg/L;

• Sulfatos ≤ 300 mg/L;

• Cloretos ≤ 250 mg/L;

• Açúcar – ausente.

Por outro lado, uma água não potável pode apresentar as seguintes

características em sua constituição:

• Sólidos em suspensão – 2000 mg/L;

• Sólidos dissolvidos – 2000 mg/L;

• Carbonatos e bicarbonatos alcalinos - 1000 mg/L;

• Sulfetos – 15 mg/L;

• Magnésio – 150 mg/L.

Entretanto, se faz necessário a explanação dos principais agentes agressivos

presentes nas águas bem como os seus tipos.

Tabela 3.4 – Parâmetros analisados em uma água normal para confecção de concretos

ITEM ANALISADO

Condutividade elétrica (μmhos/cm)

Turbidez (NTU)

Cloretos [Cl

] (mg/L)

Oxigênio Consumido (mg/L)

Acidez Carbônica (mg/L)

Alcalinidade bicarbonatos em CaCO

(mg/L)

Dureza total CaCO

(mg/L)

Cálcio (mg/L)

Magnésio (mg/L)

Sulfatos [SO

]

(mg/L)

Os sulfatos são um dos agentes mais agressivos ao concreto. Eles promovem a

degradação (expansão) do mesmo ao longo do tempo e também são reativos com

o aluminato tricálcico (C

A) da pasta de cimento. Devido a isto, os teores de

sulfatos devem ser criteriosamente controlados (HELENE, 1993).

Segundo vários pesquisadores, a deterioração do concreto pode ser explicada por

um ou a combinação dos seguintes fatores relacionados aos sulfatos (EQUIPE DE

FURNAS, 1997):

• A conversão de hidróxido de cálcio no cimento endurecido em sulfato de

cálcio, cristalizando-se e conseqüentemente expandindo-se;

• A conversão dos aluminatos de cálcio hidratados e ferritos em

sulfoaluminatos de cálcio e sulfoferritos, com conseqüente expansão;

• A decomposição de silicatos de cálcio hidratados, com séria perda de

resistência.

As substâncias em suspensão que normalmente são encontradas na água são a

argila e o silte. Tais substâncias podem afetar a compacidade do concreto e o

crescimento dos cristais hidratados.

COUTINHO (1988) destaca que a presença de anidrido carbônico (CO

) na água

ocorre sob três formas distintas: carbonatos, bicarbonatos e em equilíbrio. A

lixiviação do concreto é acelerada devido à presença de CO

dissolvido na água,

convertendo o hidróxido de cálcio em carbonato de cálcio. Entretanto, o dióxido de

carbono em excesso reage com a água para formar ácido carbônico e

conseqüentemente reagirá com o hidróxido de cálcio para formar o bicarbonato de

cálcio solúvel, que ataca o hidróxido de cálcio. Se todo hidróxido de cálcio for

consumido ocorrerá à decomposição de silicatos e aluminatos de cálcio

hidratados, comprometendo todo o cimento endurecido.

A presença excessiva de cloro na água é prejudicial ao concreto, pois ao reagir

com a cal liberada durante a hidratação do cimento forma compostos solúveis em

água. Tal fenômeno promove a lixiviação do hidróxido de cálcio. Sabe-se, da

literatura sobre durabilidade de concreto armado, que uma das causas principais

do processo de corrosão de armaduras se deve ao excesso de íons cloretos, os

quais destroem a camada passivadora do aço.

Os sais de ácido nítrico (NaNO

, KNO

, Ca(NO

), Ni(NO

), Pb(NO

)) não atacam o

concreto. Somente o nitrato de amônia age de forma semelhante aos cloretos,

produzindo nitrato de cálcio altamente solúvel, com desprendimento de amoníaco.

Os fluoretos, com exceção do fluoreto de amônia, agem de forma favorável, pois

transformam a cal em fluoreto de cálcio, de elevada dureza.

O dicromato de potássio atua de maneira agressiva ao concreto (EQUIPE DE

FURNAS, 1997).

Os carbonatos não são danosos ao concreto sendo que somente uma pequena

parte é solúvel.

Quanto à presença de bactérias na água, estas são mais relevantes àquelas

pertencentes ao ciclo do enxofre, como o Thiobacillus Thiooxidans, que oxidam o

enxofre formando o ácido sulfúrico. Tal processo promove a diminuição do pH do

concreto e formação de sulfoaluminatos de cálcio, o que acaba por provocar

expansões no interior da peça.

Se uma água contiver substâncias orgânicas tais como sacarose, óleos, graxas e

outras, estas causam alguns danos ao concreto. Pequenas quantidades de

sacarose retardam a pega dos concretos, mas aumentam a resistência à

compressão dos mesmos em longo prazo. Por outro lado, se a dosagem de

sacarose for muito elevada, esta atua de forma inversa ao exposto anteriormente.

Dependendo das percentagens de óleos minerais em relação à massa do cimento,

estes podem promover reduções da resistência à compressão a valores que

excedam 30%. Além disso, os óleos médios e pesados possuem em sua

composição naftalina e benzina que atacam o concreto. Quanto às graxas,

dependendo de sua concentração, estas também são perniciosas quando contêm

ácidos livres ou que, por saponificação, formam sais de cálcio.

Portanto, a partir dos principais agentes agressivos contidos na água, podemos

exemplificar os diversos tipos de água que poderão ser utilizadas para a

confecção de concretos.

Como já foi dito, uma água que possua grande quantidade de partículas em

suspensão deve ser deixada em repouso, para que o fenômeno de decantação se

processe, e conseqüentemente, seja utilizada na confecção de concretos.

Ao se utilizar águas salobras na confecção de concretos, os valores não devem

ultrapassar a 500 ppm e 1000 ppm para os cloretos e sulfatos, respectivamente,

os quais não são prejudiciais (NEVILLE, 1982).

As águas puras são as águas de chuva, destiladas, de poços de regiões silicosas,

bem como as águas drenadas de regiões montanhosas. Tais águas não contêm

sais dissolvidos e, por isso, tendem a dissolver a cal tornando o concreto mais

poroso e diminuindo-lhe a resistência, afetando consideravelmente a sua

durabilidade. Conseqüentemente, quando a cal é lixiviada até a superfície do

concreto, reage com o CO

atmosférico e estabelece o fenômeno conhecido como

carbonatação por eflorescência. Tal fenômeno é inofensivo ao concreto, mas

quando se instala nos poros do concreto promovem a expansão, degradando o

mesmo. Se este processo ocorrer de forma contínua, inevitavelmente, o concreto

ficará mais poroso, tornando-se um canal aberto para o ataque de outros íons

agressivos. Diante disso, no concreto armado as reações de carbonatação

promovem o abaixamento do pH, que conseqüentemente faz com que a película

passivadora da armação perca sua propriedade, resultando em um início de

corrosão.

Verifica-se que a água do mar apresenta em sua constituição cloretos e sulfatos

ligados ao magnésio e álcalis. Entretanto, estes sais dissolvidos que compõem a

água do mar não são tão agressivos ao concreto. As ações químicas dos sais de

sulfatos são mais lentas e menos energéticas nas águas do mar do que nas águas

doces sulfatadas. A preocupação maior é com ações químicas dos cloretos.

Segundo COUTINHO (1988), a salinidade da água do mar é cerca de 3,5%, cuja

distribuição dos íons é em média:

• Cl

(1,898%);

• Br

(0,006%);

• SO

(0,265%);

• Mg

(0,127%);

• Ca

(0,040%);

• Sr

(0,001%);

• K

(0,038%);

• Na

(1,056%).

Assim, águas do mar com elevados teores de cloretos podem causar

eflorescência e umidade persistente na superfície do concreto. Não devendo ser

utilizadas em concretos aparentes. No entanto, elas podem ser utilizadas em

concretos simples sem função estrutural. Já em concreto armado acredita-se que

tal água propicia o risco de corrosão das armaduras. Por outro lado, quando o

concreto armado estiver submerso, aparentemente, não se observa nenhum fator

prejudicial (NEVILLE, 1982). Em concreto protendido não se utiliza água do mar,

por que nas seções dos fios das cordoalhas os efeitos da corrosão são mais

sérios. Portanto, não se recomenda, na prática, a utilização desta água, a menos

que isso seja inevitável.

No caso de águas residuais de indústrias, deverão ser analisados os íons

presentes. Dependendo dos fatores de temperatura e também das quantidades

encontrados de ácidos, compostos de enxofre, cloretos de amônio, magnésio e

cálcio, os quais são agentes agressivos, propiciam a deterioração do concreto.

Resumidamente, a forma mais geral de ataque dos diversos tipos de águas na

confecção de concretos é aquela em que, inicialmente, ocorre a ação química

sobre o aglomerante, seguida de uma dissolução ou cristalização, com expansão

dos produtos formados. Por fim, quando se suspeitar da qualidade de uma água

qualquer, para utilização na confecção de concretos, esta deve ser ensaiada e

comparada a uma água potável comum. Tais ensaios visam à comparação dos

tempos de início e fim de pega, bem como dos valores obtidos das resistências.

As diferenças das resistências dos concretos confeccionados com a água

duvidosa não poderão ser inferiores a 10% das resistências obtidas para os

concretos que utilizaram a água potável comum.

Por fim, apresenta-se na Tabela 3.5, um resumo das substãncias conhecidas e os

seus efeitos deletérios ao concreto (EQUIPE DE FURNAS, 1997).

3.3.4 A água no concreto endurecido

Verificou-se que a água é um constituinte primordial da pasta de cimento e a sua

função na coesão do concreto é importantíssima. Diante disso, é conveniente

apresentar as diferentes formas da água presentes no concreto endurecido, uma

vez que ele é um material muito higroscópico. Tal propriedade se deve,

principalmente, ao caráter hidrófilo do cimento. Assim, COUTINHO (1988)

descreve de forma sucinta os diversos tipos da água presentes na pasta

endurecida de um concreto, a saber:

a) Água de constituição Æ água presente na constituição do sal, perdendo a

sua identidade molecular, uma vez que os grupos hidróxidos se prendem

por ligações primárias, covalentes, aos íons metálicos;

b) Água de cristalização ou de hidratação Æ esta água é parte integrante de

vários produtos hidratados do cimento. Ela se liga à rede cristalina do sal

também por meio de ligações primárias, de modo que sua saída não se

perde por secagem, somente por aquecimento, destruindo a estrutura

cristalina do sal sem que este altere suas propriedades ou composição

química;

Tabela 3.5 – Substâncias que afetam o concreto (EQUIPE DE FURNAS, 1997)

(a)

ÁCIDO

Material Efeitos no Concreto Material Efeitos no Concreto

Sulfuroso Bórico

Sulfúrico Oxálico

Nenhum

Carbônico Esteárico

Nítrico Oléico

Clorídrico Acético

Lático Tânico

Desintegração lenta

Muriático

Desintegração

Fosfórico

Ataque lento à

superfície

Sulfídrico

Desintegração

quando dissolvido em

água

SAIS E ÁLCALIS

Material Efeitos no Concreto Material Efeitos no Concreto

Carbonato de

Amônia

Sulfato de Amônia

Carbonato de

Potássio

Sulfato de Potássio

Carbonato de Sódio Sulfato de Alumínio

Hidróxido de Sódio Sulfato de Magnésio

Hidróxido de Cálcio Sulfato de Zinco

Hidróxido de

Potássio

Sulfato de Sódio

Nitrato de Cálcio Sulfato de Níquel

Nitrato de Potássio Sulfato de Cálcio

Nitrato de Sódio Sulfato de Cobre

Silicatos Sulfato de Ferro

Desintegração

Permanganato de

Potássio

Nenhum

Cloreto de Magnésio

Cloreto de Cálcio Cloreto de Ferro

Cloreto de Potássio Cloreto de Mercúrio

Cloreto de Sódio

Nenhum (exceto quando

submetido ao efeito

molhagem / secagem)

Cloreto de Zinco

Fluoretos

Nenhum (exceto fluoreto

de amônia)

Cloreto de Cobre

Nitrato de Amônia Desintegração Cloreto de Amônia

Desintegração lenta

Tabela 3.5 – Substâncias que afetam o concreto (EQUIPE DE FURNAS, 1997)

(b)

DERIVADOS DE PETRÓLEO

Material Efeitos no Concreto Material Efeitos no Concreto

Gasolina

Querosene

Óleos minerais leves

Nenhum, mas requer

concreto impermeável

e tratamento de

superfície

Benzina

Nenhum, mas requer

concreto impermeável e

tratamento de superfície

Óleos minerais

pesados

Nenhum

ÓLEOS VEGETAIS

Material Efeitos no Concreto Material Efeitos no Concreto

Amêndoa Tungue

Rícino Côco

Oliva

Amendoim

Desintegração lenta na

superfície do concreto

Noz

Desintegração lenta

na superfície do

concreto

GORDURA ANIMAL

Material Efeitos no Concreto Material Efeitos no Concreto

Toucinho e Peixe

Desintegração lenta na

superfície do concreto

Banha

Desintegração lenta

na superfície do

concreto

SOLVENTES

Material Efeitos no Concreto Material Efeitos no Concreto

Xileno Antraceno Nenhum

Tolueno Cresol

Benzeno

nenhum

Fenol

Desintegração lenta

DIVERSOS

Material Efeitos no Concreto Material Efeitos no Concreto

Detergente, Cerveja

e Cidra

Desintegração Álcool e Mel Nenhum

Salmoura

Desprezível em

concretos impermeáveis

Glicose e Glicerina Desintegração lenta

c) Água zeolítica Æ água ligada à rede cristalina do sal, mas que se interpõe

nas lamelas desta rede, de modo que a sua saída ou entrada não modifica

a estrutura do sal; verifica-se que apenas o espaçamento entre as lamelas

é alterado. As ligações aqui nesta água são mais fracas do que nas águas

anteriores;

d) Água adsorvida Æ é a água que está sob a influência de forças de

atração, de adsorção, de superfície ou de Van der Walls, que atraem as

moléculas dos fluidos da sua vizinhança. As moléculas de água são

fortemente atraídas pela superfície dos cristais dos componentes

hidratados do cimento. As energias de ligação de moléculas individuais de

água diminuem com a distância em relação à superfície do sólido, assim a

porção maior da água adsorvida pode ser perdida por secagem da pasta a

30% de umidade relativa. Esta perda é a causa principal da retração da

pasta na secagem;

e) Água capilar Æ é a água que ocupa o espaço além da ação das forças de

adsorção, resultando da condensação do vapor de água nos capilares. A

sua quantidade varia em função da umidade relativa do ar e com o raio do

capilar;

f) Água livre Æ é uma categoria da água capilar, a qual apresenta capilares

grandes, da ordem de 0,05 µm. Sua remoção não causa qualquer variação

de volume. Portanto, é a água que não sofre ação de quaisquer forças,

ficando livre para evaporar-se durante o endurecimento do concreto;

g) Água retida por tensão capilar Æ esta água está presente nos capilares de

diâmetros pequenos, cerca de 0,005 a 0,05 µm, cuja remoção pode causar

o fenômeno de retração do concreto.

Para uma melhor compreensão do exposto, observa-se na Figura 3.6 a

esquematização das categorias de água na pasta de cimento hidratado. A

eliminação da água presente no interior do concreto, através da secagem natural

ou forçada (por aquecimento) é bem típica para uma água zeolítica e/ou

adsorvida, as quais podem ser confundidas. Para a água de constituição, as

saídas dos íons hidroxilas podem ocorrer primeiramente aos da eliminação total

da água de cristalização e até da adsorvida.

Figura 3.6 - Esquematização das categorias de água na pasta de cimento

hidratado (MEHTA, 1994)

Portanto, ao se tratar do fenômeno de secagem do concreto, é mais fácil e prático

distinguir apenas duas espécies de água, a partir do conceito de evaporação: a

evaporável e a não evaporável.

3.3.5 Mecanismo de redução da tensão superficial pela ação de aditivos

tensoativos

No item 3.1.2.4 foi apresentada uma noção mais geral dos vários tipos de aditivos

que podem ser utilizados na confecção de concretos. Aqui será enfatizado, como

referenciado pelo título, somente os aditivos tensoativos.

Entende-se por aditivos tensoativos aqueles que possuem a capacidade de

reduzir a água de amassamento de uma mistura de concretos e argamassas, e

que também são denominados por aditivos plastificantes. Antes de descrever o

mecanismo de sua ação e de mencionar as substâncias que lhe servem de base,

convém fazer uma descrição geral e esquemática de sua nomenclatura e

constituição.

As substâncias tensoativas são aquelas que possuem propriedades físico-

químicas de modificarem a tensão superficial da água (dissolvente). Suas

moléculas, essencialmente orgânicas, apresentam-se alongadas e tem uma

extremidade hidrófila (capacidade de atrair água) e a outra hidrófoba (capacidade

de repelir água). A extremidade hidrófila contém grupos hidroxicarboxílicos

(─COOH), grupos carboxilatos de sódio, cálcio, etc (─COONa, COO─Ca─OCC),

também grupos do ácido sulfônico (─SO

H) e grupos de sais sulfonatos de sódio,

cálcio, etc (─SO

Na, SO

─Ca─SO

Para baixar a tensão superficial da água é necessária pequena quantidade destes

produtos tensoativos, de maneira que em meio aquoso, as suas moléculas tendem

a migrar para a superfície onde a parte hidrófoba apresenta grande tendência para

sair da água e, na superfície de separação água-ar, orientam-se de modo a se

afastarem da água, ocupando uma posição normal a esta superfície. Tal fato se

observa na Figura 3.7.

Em virtude do custo do cimento surgiram no mercado os aditivos

superplastificantes, também denominados tensoativos, os quais são substâncias

produzidas industrialmente, não sendo, como os plastificantes, subprodutos

industriais. Os aditivos superplastificantes não serão objeto de estudo desta

dissertação, uma vez que atuam de modo idêntico ao que será exposto para os

aditivos plastificantes.

Figura 3.7 – Esquema da molécula de uma substância tensoativa

(COUTINHO, 1988)

Assim, o termo plastificante origina-se das primeiras adições feitas aos concretos,

de materiais pulverulentos e de grande finura como a diatomite, cal gorda,

bentoite, pozolanas e etc. Tais materiais eram adicionados à massa do cimento

em quantidades reduzidas (cerca de 2 a 3%), com o que era possível reduzir a

água de amassamento e manter a trabalhabilidade desejada, ou aumenta-la sem

incrementar a quantidade de água. Em especial, os plastificantes são adicionados

ao concreto para satisfazer o seguinte:

• aumento das resistências;

• promover a redução do cimento sem afetar as resistências bem como a

trabalhabilidade;

• propiciar o aumento da trabalhabilidade, conservando as dosagens de

água e cimento;

• reduzir a permeabilidade.

Como foi dito anteriormente, o aditivo plastificante é um material constituído por

moléculas tensoativas com uma parte hidrófila, com função de baixar a tensão

superficial da água na intersuperfície em que está adsorvida, e a outra parte,

hidrófoba, menos importante, neste caso. Como o grupo hidrófilo é predominante,

este tem forte tendência para ser adsorvida pelas partículas mais finas do

agregado, e especialmente pelo cimento. Ao se misturar cimento e agregados com

água, não se verifica uma total dispersão destes pelo líquido. O que se nota é a

associação de grãos com diversas dimensões, que se aderem devido à ação dos

meniscos de água provocados pelo ar incluído entre os grãos, conferindo uma boa

coesão capilar. Tal fato pode ser observado na Figura 3.8.

Figura 3.8 – Partículas de cimento floculadas, aglomeradas pelas tensões

capilares devidas à presença de ar e água (COUTINHO, 1988)

Por outro lado, quando as partículas de cimento entram em contato com a água na

qual se dissolveu um plastificante, estas são mais bem molhadas devido à

adsorção da parte hidrófoba da molécula do dispersante. Assim, a parte ionizada

confere à partícula uma carga de modo que o ar que estava entre elas é expulso,

obtendo a dispersão do cimento, conforme se observa na Figura 3.9.

A partir dos fenômenos conhecidos da físico-química das superfícies, percebe-se

que as moléculas ficam orientadas à superfície do grão com a parte hidrófoba

rigidamente ligada à superfície agregado e do cimento e a extremidade liófila bem

mergulhada na água, constituindo a chamada camada fixa; além desta camada

surge uma outra constituída pelos íons libertados pela molécula do tensoativo,

originando uma segunda camada de íons de sinal oposto aos da primeira. Como

as forças de atração da primeira camada vão diminuindo de intensidade à medida

que se aumenta a distância a partir da partícula, a segunda camada é constituída

por uma atmosfera de íons cuja concentração vai diminuindo com a distância

denominando uma camada difusa.

Figura 3.9 – Expulsão do ar sob a ação de um plastificante (COUTINHO, 1988)

Assim, as partículas de cimento adquirem um potencial elétrico com repulsão

eletrostática entre elas. Este potencial orienta por sua vez os dipolos que

constituem as moléculas de água ao redor das partículas. Forma-se então uma

camada de moléculas de água que impede a aproximação entre essas partículas.

Diante disso, obtém-se uma diferença de potencial entre a interface da dupla

camada e um ponto qualquer da solução, a qual se denomina potencial

eletrocinético ou potencial zeta. O valor deste potencial governa todo o

comportamento do cimento em suspensão aquosa. Tal fato é observado na Figura

3.10.

Figura 3.10 – Esquema teórico da atmosfera iônica (COUTINHO, 1988)

A redução da tensão intersuperficial, o aumento do potencial eletrocinético e a

formação de uma camada protetora e aderente de moléculas de água contribuem

conjuntamente para a dispersão e estabilidade dos grãos de cimento em meio

aquoso. Conseqüentemente a este mecanismo, a água que separava os grãos de

cimento, na ausência do dispersante (Figura 3.11), fica livre entre as partículas

dispersas. Devido à camada das moléculas de água orientadas ao redor das

partículas, o atrito entre estas é muito reduzido (Figura 3.12), não sendo

necessária para a sua redução à existência de camadas muito espessas de água,

o que permite aproximá-las umas das outras (Figura 3.13) sem que aumente o

atrito. Devido a isso, denominam-se estes aditivos como agentes redutores de

água de amassamento durante a confecção de concretos.

Do mecanismo de ação do aditivo tensoativo destacado, resultam dois efeitos

essenciais da dispersão. O primeiro é expor maior área superficial dos grãos de

cimento à hidratação, proporcionando um melhor desempenho desta e uma

distribuição mais uniforme por toda massa de concreto. Desta maneira consegue-

se um incremento nas resistências, quando comparado a um concreto que não

utilizou um aditivo tensoativo, conservando o mesmo fator água/cimento (Figura

3.14). O outro efeito consiste na redução da água de amassamento, quando se

pretende manter a trabalhabilidade igual à do concreto sem esse tipo de aditivo

tensoativo. Assim, todo aditivo tensoativo que permita uma redução de pelo

menos 5% da água de amassamento, é um redutor de água.

Figura 3.11 – Quando não há plastificante, a quantidade de água necessária para

a mobilidade das partículas é grande (COUTINHO, 1988)

Figura 3.12 – Quando se adiciona plastificante, as partículas se repelem e a água

que fica livre entre elas não é necessária para a sua mobilidade

(COUTINHO, 1988)

Figura 3.13 – As distâncias entre as partículas reduzem-se e a água em excesso

pode ser dispensada (COUTINHO, 1988)

A título de curiosidade, as substâncias químicas de base, iônicas e não iônicas

dos aditivos tensoativos são os seguintes, conforme COUTINHO (1988):

• sabões de resina ou abietatos alcalinos de sódio ou potássio, obtidos a

partir do tratamento de uma resina vegetal;

• linhossulfonatos de amônio, magnésio, cálcio, ou sódio, que são

subprodutos da fabricação da pasta de papel;

• alquilarilsulfonato que são detergentes sintéticos com cadeias de poucos

átomos de carbono;

• sal de hidrocarboneto sulfonado que são subprodutos do tratamento dos

petróleos;

• ácidos polihidroxicarboxílicos como o ácido salicílico e seus sais;

• ésteres de poliglicol, em geral monoésteres de poliálcoois, ou

condensados de álcoois com o óxido de etileno.

3.4 A Indução Magnética da Água

3.4.1 Introdução

Serão abordadas neste item noções sobre eletromagnetismo, uma vez que o

protótipo utilizado para magnetizar a água foi desenvolvido com tal propriedade.

Esta pesquisa se preocupou somente com a utilização da água magnetizada na

produção dos concretos e não em descrever como foi desenvolvido o

equipamento usado para magnetizá-la.

Figura 3.14 – influência da adição de um plastificante ao concreto sem correção

da trabalhabilidade e com correção da trabalhabilidade inicial pela diminuição da

água de amassamento. Resistências aos 28 dias (COUTINHO, 1988)

O conhecimento do magnetismo remonta aos gregos, os quais observaram que

algumas pedras, conhecidas atualmente como magnetita, atraíam o ferro e

também eles notaram que ao se atritar uma barra de âmbar, esta atraía pequenas

partículas. Somente muito tempo depois eles desenvolveram as bússolas para

determinar uma direção a partir destas pedras-ímãs. Hoje em dia, verifica-se a

presença dos ímãs e materiais magnéticos nos videocassetes, fitas cassetes,

cartões de credito, fones de ouvido, instrumentos musicais, informática e mesmo

em tintas para impressão de papel moeda (HALLIDAY et al, 2003).

Faraday foi o precursor da indução quando expressou a lei da indução de Faraday

que diz que uma força eletromotriz é induzida em uma espira quando o número

de linhas de campo magnético estiver variando ao atravessá-la. A partir da noção

de fluxo magnético, pode-se enunciar esta mesma lei de uma maneira mais

quantitativa: a intensidade da força eletromotriz induzida em uma espira condutora

é igual à taxa na qual o fluxo magnético através desta espira varia com o tempo e

conseqüentemente também se produz um campo elétrico. Portanto, o processo de

produção da corrente e da força eletromotriz induzidas, por meio de um campo

magnético variável é denominado de indução. Por outro lado, devido à simetria

que é tão poderosa em física, tem-se a seguinte questão: um fluxo elétrico variável

pode induzir um campo magnético? Respondendo positivamente a esta pergunta,

por analogia, a lei de indução de Maxwell diz que um campo magnético induzido

surge na região envolta por um laço fechado devido à variação do fluxo elétrico.

3.4.2 Mecanismos de obtenção

Da física, sabe-se que um ímã produz um campo magnético em todos os pontos

do espaço ao seu redor. Um tipo familiar de ímã surge quando uma bobina de fio é

enrolada em volta de um núcleo de ferro e uma corrente passa por este, sendo a

intensidade do campo magnético determinada pela intensidade desta mesma

corrente. Um exemplo de eletroímã na indústria é aquele utilizado para separar

ferro velho. Por outro lado, existem os ímãs permanentes, aqueles utilizados para

vedação em portas de geladeira, que não necessitam de corrente elétrica para

promoverem um campo magnético. Diante disso, se faz necessário formular uma

pergunta; como surgem os campos magnéticos? Uma primeira resposta a esta

pergunta associa-se ao fato de as partículas carregadas eletricamente em

movimento, uma corrente em um fio, por exemplo, criam campos magnéticos. A

outra resposta é que partículas elementares, como os elétrons, possuem um

campo magnético intrínseco em sua volta; ou seja, este campo é uma

característica nata destas partículas, como também são a sua massa e carga

(HALLIDAY et al, 2003).

O campo magnético também pode ser definido em termos da força magnética

exercida sobre uma partícula eletricamente carregada em movimento. A unidade

no sistema internacional para o campo magnético é o newton por coulomb

metro

por segundo, que também é chamada de tesla (T). Uma unidade mais antiga para

o campo magnético é o gauss (G), ainda em uso corrente. Assim, podemos

evidenciar que

1 tesla = 10

gauss.

A Tabela 3.6 apresenta alguns campos magnéticos aproximados em algumas

situações.

Tabela 3.6 – Campos magnéticos aproximados (HALLIDAY et al, 2003)

Na superfície de uma estrela de nêutron 10

Próximo a um grande eletroímã 1,5 T

Próximo a uma pequena barra imantada 10

-2

Na superfície da Terra 10

-4

No espaço interestelar 10

-10

Menor valor em um ambiente blindado magneticamente 10

-14

As propriedades magnéticas dos materiais podem ser explicadas através dos seus

átomos e elétrons. Os ímãs possuem dois pólos, o pólo sul e o pólo norte por

convenção, o que os caracteriza como um fiel exemplo de dipolo magnético. Isto

tanto é verdade que, ao se partir um pedaço de ímã em vários pedaços menores,

até os seus átomos individuais, não se conseguirá isolar um único pólo.

Enfatizando ao que já foi dito, a estrutura magnética mais simples que pode existir

é um dipolo magnético. A partir do conceito de dipolo magnético, surge então o

enunciado da lei de Gauss para campos magnéticos. A lei afirma que o fluxo

magnético resultante através de qualquer superfície gaussiana fechada é nulo.

O magnetismo pode ser explicado através de três tipos gerais: diamagnetismo,

paramagnetismo e ferromagnetismo. O diamagnetismo é manifestado pelos

materiais mais comuns, o qual é tão fraco que poderá ser mascarado pelos outros

dois tipos de magnetismo. Assim, no diamagnetismo, são gerados fracos

momentos de dipolo magnético pelos átomos do material quando este é colocado

em um campo magnético externo.

O paramagnetismo se manifesta por materiais que contenham elementos de

transição, elementos de terras-raras (lantanídeos) e elementos actinídeos. Os

átomos dos materiais com esta característica possuem um momento de dipolo

resultante permanente, os quais estão orientados aleatoriamente e este material

carece de um campo magnético resultante. Este campo magnético resultante é

gerado a partir de um campo magnético externo que alinha parcialmente os

momentos de dipolo magnético atômicos. Tal alinhamento e campo magnético

resultante desaparecem ao se retirar o campo externo.

Por fim, o ferromagnetismo é uma propriedade do ferro, do níquel, cobalto

gadolínio e de alguns outros elementos (ligas e compostos destes elementos). A

característica de regiões com fortes momentos de dipolo magnético, apresentados

por estes materiais, se devem ao fato de alguns dos elétrons possuir momentos

de dipolo magnético resultante alinhados. Um campo externo pode então alinhar

os momentos magnéticos de tais regiões, produzindo um forte campo magnético

para uma amostra do material; o campo persiste parcialmente quando o campo

magnético externo é removido (HALLIDAY et al, 2003).

3.4.3 Benefícios proporcionados à água

Antes de descrever os benefícios proporcionados à água, deve-se entender sobre

a definição de momento de dipolo elétrico como sendo um vetor que aponta da

extremidade negativa para a extremidade positiva do dipolo.

Diante disso, a molécula de água (H

O) é um dipolo elétrico, tal molécula pode ser

observado na Figura 3.15. Observa-se nela que os pontos em negrito evidenciam

os núcleos de oxigênio (que possui oito prótons) e os dois núcleos de hidrogênio

(que possuem um próton cada). As áreas sombreadas em torno dos núcleos

representam as regiões nas quais podem estar localizados os elétrons.

Na molécula de água, os átomos de hidrogênio e o átomo de oxigênio não se

apresentam alinhados e sim formando um ângulo de 105° como destaca a Figura

3.15. Conseqüentemente, as moléculas de água apresentam um lado mais

“hidrogênio” e outro lado mais “oxigênio” bem definidos. Além disso, os 10 elétrons

da molécula de água tendem a permanecer mais próximo do núcleo de oxigênio

do que dos núcleos de hidrogênio (HALLIDAY et al, 2003). Desta maneira, o lado

de oxigênio da molécula tende a ser mais negativo do que o lado de hidrogênio,

criando assim um momento de dipolo p

que aponta na direção do eixo de simetria

da molécula, como mostrado.

Portanto, se esta molécula de água for colocada em um campo elétrico externo

ela se comportará do mesmo modo que seria esperado do mais abstrato dipolo

elétrico. Assim, uma vez que o campo elétrico é uniforme, a força resultante desse

campo sobre o dipolo é nula e o centro de massa do dipolo não se move. No

entanto, as forças sobre as extremidades carregadas produzem um torque

resultante sobre o dipolo em torno do seu centro de massa. A partir deste contexto

é que se verifica o benefício ganho pela água magnetizada, que agora se

apresenta de forma orientada como se observou na Figura 3.3.

Figura 3.15 – Molécula de água mostrando os três núcleos (representados por

pontos) e as regiões nas quais os elétrons podem estar localizados

(HALLIDAY et al, 2003)

Por outro lado, outras moléculas (chamadas de moléculas não-polares) e todos os

átomos isolados, os centros das cargas positivas e negativas coincidem, não

gerando nenhum momento de dipolo (Figura 3.16a). Entretanto, ao se colocar um

átomo ou uma molécula não-polar em um campo elétrico externo

, este distorce

as órbitas dos elétrons e separa os centros das cargas positivas e negativas. Isto

se observa na Figura 3.16b. Devido à carga negativa dos elétrons, estes tendem a

ser deslocado no sentido contrário ao campo. Este movimento cria um momento

de dipolo

que aponta na mesma direção e sentido do campo. Segundo Halliday

et al, este dipolo é induzido pelo campo e o átomo ou molécula é então polarizado

pelo campo (ele possui um lado positivo e um lado negativo). Quando este é

removido, o momento de dipolo induzido e polarização desaparecem.

Figura 3.16 – (a) Um átomo, mostrando o núcleo carregado positivamente e os

elétrons carregados negativamente (sombreados). Os centros das cargas positiva

e negativa coincidem. (b) Se o átomo for colocado em um campo elétrico

externo

, as órbitas dos elétrons são distorcidas, de modo que os centros das

cargas positiva e negativa não mais coincidem. Surge um momento de dipolo

induzido

. A distorção foi bastante exagerada na figura (HALLIDAY et al, 2003)

3.4.4 Tensão superficial da água

As forças atrativas entre moléculas neutras, quimicamente saturadas, postuladas

por Van der Walls, são também originadas por interações elétricas. Estas atrações

intermoleculares são reconhecidas de três maneiras. Primeiramente, quando duas

moléculas com dipolos permanentes se orientam reciprocamente de tal maneira,

resultando em uma atração. Posteriormente, se dá quando as moléculas dipolares

induzem a formação de dipolos em outras moléculas, originando também em uma

atração. E finalmente, a existência de forças atrativas entre as moléculas apolares.

Forças estas que são conhecidas como forças de dispersão devidas à polarização

provocada em uma das moléculas pelas flutuações da repartição de cargas na

outra molécula, e vice-versa. A partir desse exposto, as forças de atração de Van

der Walls de curto alcance entre as moléculas, responsáveis pela existência do

estado líquido, são uma evidência bastante conhecida. Desta maneira, os

fenômenos que regem a tensão superficial são explicáveis e se balizam por estas

forças (SHAW, 1975).

As moléculas situadas no interior de um líquido estão sujeitas a forças de atração

iguais em todas as direções, enquanto que as moléculas situadas, por exemplo,

numa superfície de separação líquido-ar estão submetidas a forças de atração

desequilibradas, do que resulta uma força em direção ao interior do líquido. Assim,

uma grande quantidade de moléculas se deslocará da superfície para o interior do

líquido e a superfície tenderá a contrair-se espontaneamente. Isto explica a

tendência da forma esférica que as gotículas de um líquido ou bolha de um gás

assumem. Conseqüentemente, existe uma diferença de pressão ao longo de uma

superfície curva, caracterizando uma maior pressão na parte côncava desta

mesma curva. Portanto, é mais conveniente definir tensão superficial e energia

livre superficial como sendo o trabalho necessário para aumentar a superfície em

uma unidade de área, por um processo isotérmico e reversível. A Tabela 3.7

apresenta alguns valores da tensão superficial para alguns líquidos à temperatura

de 20 °C.

Tabela 3.7 – Tensões superficiais para alguns líquidos à temperatura de 20 °C (SHAW, 1975).

LÍQUIDO

TENSÃO SUPERFICIAL

(dina/cm)

Água 72,75

Benzeno 28,88

Ácido acético 27,60

Acetona 23,70

CCl

26,80

Etanol 22,30

n-Octanol 27,50

n-Hexano 18,40

n-Octano 21,80

Mercúrio 485,00

Sabe-se que a tensão superficial da maioria dos líquidos diminui com o aumento

da temperatura, linearmente, exceto alguns metais, e se torna muito pequena nas

proximidades da temperatura crítica, na qual as forças coesivas intermoleculares

tendem a zero. Existem diversas equações empíricas que relacionam a tensão

superficial com a temperatura, sendo uma das mais satisfatórias a equação de

Ramsay e Shields.

Existem diversos métodos com suas equações para se medir a tensão superficial

de um líquido, sendo eles:

• método do capilar;

• método das placas de Wilhelmy;

• método do anel;

• métodos baseados em volume e peso da gotícula;

• método da gota pendente e;

• método do jato oscilante.

Quando uma gota de água é colocada sobre uma superfície sólida plana, ela

poderá espalhar-se completamente sobre toda a superfície, ou, mais

provavelmente, ela permanecerá como uma gota, com um certo ângulo de contato

com a superfície sólida. Tal fenômeno pode ser observado na Figura 3.17.

L/Ar

Ar Líquido

S/Ar

Sólido γ

S/L

Figura 3.17 – Gota de um líquido colocado sobre uma superfície (SHAW, 1975)

É pela equação de Young que se calcula o ângulo de contato entre as superfícies.

()

cos1

++=

ArLLS

W (3.11)

Esse ângulo de contato será nulo quando as forças de atração entre líquido e

sólido forem iguais ou maiores do que as forças de atração entre líquido e líquido

e finito quando o líquido adere ao sólido com força menor do que a força que

causa sua própria coesão (SHAW, 1975). Deste modo, o sólido se mostrará

completamente umedecido pelo líquido se o ângulo de contato for nulo e

parcialmente umedecido se este ângulo de contato possuir um valor infinito.

Entretanto, alguns autores relacionam valores para este ângulo menores que 90°

a ocorrência de umedecimento e para valores maiores de 90° a ocorrência de não

umedecimento.

Diante do exposto anteriormente, parece fácil medir o ângulo de contato, mas isto

não é verdade, sendo complicado devido aos fatores a seguir:

• se uma superfície estiver contaminada, isto tende a diminuir o ângulo de

contato;

• as superfícies sólidas diferem das superfícies líquidas por apresentarem

imperfeições mesmo depois de um excelente polimento segundo os mais

rigorosos padrões ópticos, quando comparada com uma superfície líquida

em repouso;

• depender se o líquido em uma superfície seca está avançando ou

retrocedendo de uma superfície úmida. Este efeito de histerese é mais

evidenciado em superfícies impuras. A diferença entre estes ângulos de

contato de líquidos que avançam ou retrocedem pode chegar a ser de até

50°. Tal efeito pode ser observado, por exemplo, através de gotas de

chuva em uma vidraça suja.

4 MATERIAIS E MÉTODOS

4.1 Introdução

A partir de agora será descrito o que foi desenvolvido nesta pesquisa. Sabe-se

que a água de amassamento utilizada na confecção de concretos influencia

significativamente as suas propriedades. Contudo, estudos sobre a mesma ainda

são bastante escassos. O início das pesquisas usando água magnetizada se deu

por volta de 1962 por Wulachoufuski e Alnanina na Rússia. Pesquisas também

realizadas na China, Japão e Estados Unidos revelaram ganhos significativos às

propriedades do concreto como a trabalhabilidade, reação de hidratação

acelerada, ganho de resistência à compressão e uma melhor impermeabilidade à

penetração de agentes externos.

Conseqüentemente observou-se um ganho em resistência à compressão e uma

redução da quantidade de cimento utilizado nos concretos fabricados com a água

magnetizada. Desta maneira, os estudos de SU e WU (2003) confirmam uma

economia de cimento da ordem de 5% e os ganhos de resistência à compressão

em torno de 10% para concretos confeccionados com cinzas volantes. Por outro

lado, SU, WU e MAR (2000) obtiveram um ganho em resistência à compressão

dos concretos confeccionados com escória de alto forno entre 10% e 23%.

Serão apresentados os ensaios físicos dos materiais utilizados nesta pesquisa de

acordo com as normas técnicas conhecidas, bem como os traços de concreto

utilizados, métodos empregados e principalmente os resultados alcançados. Tais

resultados proporcionarão ou não um ganho adicional a toda comunidade

científica.

4.2 Materiais

4.2.1 Introdução

Os materiais utilizados nesta pesquisa foram devidamente analisados e ensaiados

para que fossem atingidos todos os objetivos aqui propostos anteriormente. Desta

maneira, estes materiais empregados na produção dos concretos cumprem as

especificações da ABNT – Associação Brasileira de Normas Técnicas, são

facilmente encontrados no mercado e foram utilizados nas mesmas condições em

que são empregados usualmente. Tais materiais serão descritos nos tópicos

seguintes.

4.2.2 Aglomerante

O cimento utilizado nos experimentos desta pesquisa foi o cimento Portland

composto com escória do tipo CPII - E 40. A composição deste cimento deve,

segundo as especificações de norma e informação do fabricante, estar

compreendida entre os limites fixados na Tabela 4.1.

Tabela 4.1 – Componentes do cimento Portland composto com escória

Componentes (% em massa)

Sigla

Classe de

Resistência

Clínquer + Sulfatos

de Cálcio

Escória

granulada

de alto-forno

Gesso

Material

Carbonático

CP II-E 40 62 34 4 0

As exigências químicas para o CP II-E 40 devem estar contidas dentro dos limites

estabelecidos por norma, conforme Tabela 4.2.

100

Tabela 4.2 – Exigências químicas para o cimento Portland composto com escória

Limites (% da massa)

Determinações químicas

CP II-E

Resíduo insolúvel (RI)

≤ 2,5

Perda ao fogo (PF) ≤ 6,5

Óxido de magnésio (MgO) ≤ 6,5

Trióxido de enxofre (SO

) ≤ 4,0

Anidrido carbônico (CO

) ≤ 5,0

As exigências físicas e mecânicas também são estabelecidas por norma,

conforme apresentado na Tabela 4.3.

Tabela 4.3 – Exigências físicas e mecânicas para o CP II-E 40.

Limites

Características e Propriedades Unidade

CP II-E

Resíduo na peneira 75µm % ≤ 10,0

Finura

Área específica m

/kg ≥ 280,0

Tempo de início de pega H ≥ 1,0

Expansibilidade a quente Mm ≤ 5,0

3 dias de idade MPa ≥ 15,0

7 dias de idade MPa ≥ 25,0

Resistência

à compressão

28 dias de idade MPa ≥ 40,0

Tempo de fim de pega* H ≤ 10,0

Expansibilidade a frio* mm ≤ 5,0

Teor da escória* % 6-34

Teor de material pozolânico* % -

Teor de material carbonático* % 0-10

* facultativas

101

4.2.3 Agregado graúdo

Os agregados graúdos utilizados neste trabalho foram obtidos a partir de rochas

compactas depositadas geologicamente, chamadas de jazidas, as quais foram

extraídas e beneficiadas pelo processo industrial de fragmentação controlada com

auxílio de britadores. Uma outra definição para os agregados graúdos pode ser

entendida como o material proveniente do britamento de rochas estáveis, o qual

admite um máximo de 15% de sua massa passante na peneira de 4,8 mm. A

classificação destes materiais britados de acordo com suas dimensões é dada a

seguir, sendo diâmetro mínimo a abertura da peneira à qual corresponde uma

porcentagem retida igual ou imediatamente superior a 95%. Desta maneira:

• brita 0 ⇒ 4,8 – 9,5 mm

• brita 1 ⇒ 9,5 – 19 mm

• brita 2 ⇒ 19 – 25 mm

• brita 3 ⇒ 25 – 50 mm

• brita 4 ⇒ 50 – 76 mm

As britas utilizadas no presente trabalho foram as identificadas como N° 0 e N° 1,

de origem calcária e adquiridas junto a um fornecedor da cidade de Pedro

Leopoldo no estado de Minas Gerais. As rochas sedimentares calcárias são

constituídas de mais de 50% de carbonato de sódio e suas características físicas

são comumente:

• densidade ⇒ 2,8 kg/dm

• taxa de ruptura sob compressão ⇒ 160 MPa

• taxa de ruptura sob flexão ⇒ 20 MPa

• taxa de ruptura sob tração ⇒ 8 MPa

• módulo de elasticidade ⇒ 74000 MPa

• coeficiente de Poisson ⇒ 0,23

102

Assim sendo, os materiais selecionados para o estudo apresentam a seguinte

caracterização:

4.2.3.1 Brita calcária n° 0

Entende-se por agregado graúdo como sendo o pedregulho ou a brita proveniente

de rochas estáveis, ou mistura de ambos, cujos grãos passam por uma peneira de

malha quadrada com abertura nominal de 152 mm e ficam retidos na peneira

ABNT 4,8 mm. Para um melhor entendimento, a Tabela 4.4 apresenta o conjunto

de peneiras utilizadas para peneirar o agregado graúdo e classificá-lo.

Conseqüentemente, a composição granulométrica do agregado graúdo consiste

na distribuição porcentual, em massa, das várias frações dimensionais deste

agregado em relação à amostra total. Esta composição é expressa pela

porcentagem individual ou acumulativa de material que passa ou fica retido nas

peneiras da série normal ou intermediaria.

A dimensão máxima característica do agregado graúdo é definido pela abertura da

malha quadrada, em milímetros, de uma das peneiras listadas na Tabela 4.4, à

qual corresponde uma porcentagem retida acumulada menor ou igual a 5% em

massa. A dimensão máxima característica da brita 0 utilizada neste trabalho foi de

12,5 mm. Outra propriedade física do agregado graúdo é o seu módulo de finura.

Ele é a soma das porcentagens retidas acumuladas em massa desse agregado,

nas peneiras da série normal, dividida por 100. A brita 0 aqui utilizada apresentou

módulo de finura igual a 5,98 conforme NBR 7211 - Agregados para concreto

(ABNT, 1983).

103

Tabela 4.4 – Conjunto de peneiras conforme NBR NM-ISO 3310-1

Série Normal Série Intermediária

ABNT 76 mm -

- ABNT 64 mm

- ABNT 50 mm

ABNT 38 mm -

- ABNT 32 mm

- ABNT 25 mm

ABNT 19 mm -

- ABNT 12,5 mm

ABNT 9,5 mm -

- ABNT 6,3 mm

ABNT 4,8 mm -

ABNT 2,4 mm -

ABNT 1,2 mm -

ABNT 0,600 mm -

ABNT 0,300 mm -

ABNT 0,150 mm -

O teor de argila em torrões e materiais friáveis consiste nas partículas presentes

no agregado, as quais são suscetíveis de serem desfeitas pela pressão entre os

dedos polegar e indicador. O valor para esta propriedade foi determinado

pesando-se a amostra de brita 0 antes e depois de serem retirados os torrões de

argila ou fragmentos friáveis. Desta maneira, esta brita 0 utilizada para as

confecções dos concretos neste trabalho apresentou um teor de argila e materiais

friáveis da ordem de 0,0% conforme NBR 7218 - Agregados - Determinação do

teor de argila em torrões e materiais friáveis - Método de ensaio (ABNT, 1987).

O teor de material pulverulento para a brita 0 em questão foi obtido conforme NBR

NM 46 - Agregados - Determinação do material fino que passa através da peneira

75 µm, por lavagem (ABNT, 2003), na qual ele é retirado lavando-se a amostra de

104

agregado simplesmente, ou também com o emprego de um agente umectante

dissolvido nesta água e exprimindo o peso do material retirado em porcentagem

do peso da amostra. Tal valor obtido foi de 0,4%.

A massa unitária desse agregado graúdo é o quociente da massa do agregado

lançado no recipiente paralelepipédico metálico pelo seu volume conforme NBR

7251 - Agregado em estado solto - Determinação da massa unitária – Método de

ensaio (ABNT, 1982). Tal ensaio apresentou para a brita 0 utilizada neste trabalho

uma massa unitária de 1,44 kg/dm

O valor da massa específica real da brita 0 foi obtido conforme prescreve a NBR

NM 53 - Agregado graúdo - Determinação de massa específica, massa específica

aparente e absorção de água (ABNT, 2003), a qual permite medir o volume total

ocupado pelos grãos da amostra de agregado, cuja massa é previamente medida

em estado seco e posteriormente saturada com superfície seca. Assim, para a

brita 0 aqui analisada, a massa específica real obtida foi de 2,71 kg/dm

Por fim, as propriedades físicas da brita 0 relacionadas anteriormente estão

resumidas e apresentadas na Tabela 4.5. A composição granulométrica deste

mesmo material pode ser definida como a proporção relativa, expressa em %, dos

diferentes tamanhos de grãos que se encontram constituídos no todo. A

distribuição granulométrica tem uma enorme influência nas propriedades do

concreto endurecido. Portanto, para esta brita 0 utilizada nesta dissertação de

mestrado, a Tabela 4.6 apresenta a distribuição granulométrica da mesma.

4.2.3.2 Brita calcária n° 1

Apresentar-se-á as definições das propriedades físicas desse agregado graúdo,

bem como seus respectivos valores obtidos no final deste tópico, em configuração

de tabelas de uma forma sintética.

105

Tabela 4.5 – Propriedades físicas da brita 0 utilizada neste trabalho

Ensaios Realizados Resultados Limites

Massa específica (kg/dm

) 2,71 ----

Limite granulométrico do agregado graúdo Graduação 0 ----

Massa unitária (kg/dm

) 1,44 ----

Teor de argila (%) 0,0 < 3,0

Teor de material pulverulento (%) 0,4 < 1,0

Módulo de finura 5,98 ----

Dimensão máxima do agregado (mm) 12,5 ----

Tabela 4.6 – Granulometria da brita 0 utilizada neste trabalho

Ensaio de Granulometria

Amostra: 3009 gramas de brita 0

Porcentagens Retidas (%)

Peneira

(mm)

Peso

Retido

(g)

Individuais Acumuladas

19 0,0 0,00 0,00

12,5 0,0 0,00 0,00

9,5 300,6 9,99 9,99

6,3 1724,5 57,31 67,30

4,8 768,3 25,53 92,83

2,4 182,3 6,06 98,89

1,2 4,0 0,13 99,02

0,6 0,0 0,00 99,02

0,3 0,0 0,00 99,02

0,15 0,0 0,00 99,02

Fundo 29,3 0,97 100,00

Total 3009,0 100 598

106

Sabe-se que agregado graúdo é o pedregulho ou a brita proveniente de rochas

estáveis, ou mistura de ambos, cujos grãos passam por uma peneira de malha

quadrada com abertura nominal de 152 mm e ficam retidos na peneira ABNT 4,8

mm. Para um melhor entendimento, a Tabela 4.4 apresentou o conjunto de

peneiras utilizadas para peneirar o agregado graúdo e classificá-lo.

Conseqüentemente, a composição granulométrica do agregado graúdo consiste

na distribuição porcentual, em massa, das várias frações dimensionais deste

agregado em relação à amostra total. Esta composição é expressa pela

porcentagem individual ou acumulativa de material que passa ou fica retido nas

peneiras da série normal ou intermediaria.

A dimensão máxima característica do agregado graúdo é definido pela abertura da

malha quadrada, em milímetros, de uma das peneiras listadas na Tabela 4.4, à

qual corresponde uma porcentagem retida acumulada menor ou igual a 5% em

massa. A dimensão máxima característica da brita 1 utilizada neste trabalho foi de

25 mm. Outra propriedade física do agregado graúdo é o seu módulo de finura.

Ele é a soma das porcentagens retidas acumuladas em massa desse agregado,

nas peneiras da série normal, dividida por 100. A brita 1 aqui utilizada apresentou

módulo de finura igual a 7,05 conforme NBR 7211 - Agregados para concreto

(ABNT, 1983).

O teor de argila em torrões e materiais friáveis consiste nas partículas presentes

no agregado, as quais são suscetíveis de serem desfeitas pela pressão entre os

dedos polegar e indicador. O valor para esta propriedade foi determinado

pesando-se a amostra de brita 1 antes e depois de serem retirados os torrões de

argila ou fragmentos friáveis. Desta maneira, esta brita 1 utilizada para as

confecções dos concretos neste trabalho apresentou um teor de argila e materiais

friáveis da ordem de 0,0% conforme NBR 7218 - Agregados - Determinação do

teor de argila em torrões e materiais friáveis - Método de ensaio (ABNT, 1987).

107

O teor de material pulverulento para a brita 1 em questão foi obtido conforme NBR

NM 46 - Agregados - Determinação do material fino que passa através da peneira

75 µm, por lavagem (ABNT, 2003), na qual ele é retirado lavando-se a amostra de

agregado simplesmente, ou também com o emprego de um agente umectante

dissolvido nesta água e exprimindo o peso do material retirado em porcentagem

do peso da amostra. Tal valor obtido foi de 0,5%.

A massa unitária desse agregado graúdo é o quociente da massa do agregado

lançado no recipiente paralelepipédico metálico pelo seu volume conforme NBR

7251 - Agregado em estado solto - Determinação da massa unitária – Método de

ensaio (ABNT, 1982). Tal ensaio apresentou para a brita 1 utilizada neste trabalho

uma massa unitária de 1,47 kg/dm

O valor da massa específica real da brita 1 foi obtido conforme prescreve a NBR

NM 53 - Agregado graúdo - Determinação de massa específica, massa específica

aparente e absorção de água (ABNT, 2003), a qual permite medir o volume total

ocupado pelos grãos da amostra de agregado, cuja massa é previamente medida

em estado seco e posteriormente saturada com superfície seca. Assim, para a

brita 1 aqui analisada, a massa específica real obtida foi de 2,70 kg/dm

Por fim, as propriedades físicas da brita 1 relacionadas anteriormente estão

resumidas e apresentadas na Tabela 4.7. A composição granulométrica deste

mesmo material pode ser definida como a proporção relativa, expressa em %, dos

diferentes tamanhos de grãos que se encontram constituídos no todo. A

distribuição granulométrica tem uma enorme influência nas propriedades do

concreto endurecido. Portanto, para esta brita 1 utilizada nesta dissertação de

mestrado, a Tabela 4.8 apresenta a distribuição granulométrica da mesma.

108

Tabela 4.7 – Propriedades físicas da brita 1 utilizada neste trabalho

Ensaios Realizados Resultados Limites

Massa específica (kg/dm

) 2,70 ----

Limite granulométrico do agregado graúdo Graduação 1 ----

Massa unitária (kg/dm

) 1,47 ----

Teor de argila (%) 0,0 < 3,0

Teor de material pulverulento (%) 0,5 < 1,0

Módulo de finura 7,05 ----

Dimensão máxima do agregado (mm) 25 ----

Tabela 4.8 – Granulometria da brita 1 utilizada neste trabalho

Ensaio de Granulometria

Amostra: 5000 gramas de brita 1

Porcentagens Retidas (%)

Peneira

(mm)

Peso

Retido

(g)

Individuais Acumuladas

25 94 1,88 1,88

19 966 19,32 21,20

12,5 1802 36,04 57,24

9,5 1749 34,98 92,22

6,3 321 6,42 98,64

4,8 0 0,00 98,64

2,4 0 0,00 98,64

1,2 0 0,00 98,64

0,6 0 0,00 98,64

0,3 0 0,00 98,64

0,15 0 0,00 98,64

Fundo 68 1,36 100,00

Total 5000 100 ----

109

4.2.4 Agregado miúdo

Há cerca de 25 anos atrás, a maioria dos concretos no Brasil eram

confeccionados com a utilização de agregados miúdos naturais como as areias de

cava ou de rio. Com o passar dos tempos e a busca de novas tecnologias de

produção de concretos, principalmente no que diz respeito à qualidade dos

materiais e o surgimento também de novos materiais.

A indústria de extração de rochas percebeu que existia em suas instalações um

grande passivo de material fino, de granulometria abaixo da peneira ABNT 4,8

mm. Diante deste problema, esta indústria lançou no mercado os chamados

agregados miúdos artificiais como as areias artificiais.

O agregado miúdo natural utilizado neste trabalho é proveniente de depósito

sedimentar que se formou no leito do rio, cuja extração se faz por meio de dragas

de sucção, que bombeiam a água, contendo cerca de 5% a 10% de areia, para

lagos de decantação, de onde o material é retirado. No entanto, a areia natural

média lavada para este trabalho foi fornecida por uma empresa da cidade de São

Gonçalo do Pará no estado das Minas Gerais. Apresentar-se-á as definições das

propriedades físicas desse agregado miúdo, bem como seus respectivos valores

obtidos no final deste tópico, em configuração de tabelas de uma forma sintética.

Entende-se por agregado miúdo como sendo areia de origem natural ou resultante

do britamento de rochas estáveis, ou mistura de ambas, cujos grãos passam pela

peneira ABNT 4,8 mm e ficam retidos na peneira ABNT 0,075 mm. Para um

melhor entendimento, a Tabela 4.4 apresentou o conjunto de peneiras utilizadas

para peneirar o agregado miúdo e classificá-lo. Conseqüentemente, a composição

granulométrica do agregado miúdo consiste na distribuição porcentual, em massa,

das varias frações dimensionais deste agregado em relação à amostra total. Esta

composição é expressa pela porcentagem individual ou acumulativa de material

que passa ou fica retido nas peneiras da série normal ou intermediária.

110

A dimensão máxima característica do agregado miúdo é definido pela abertura da

malha quadrada, em milímetros, de uma das peneiras listadas na Tabela 4.4, à

qual corresponde uma porcentagem retida acumulada menor ou igual a 5% em

massa. A dimensão máxima característica do agregado miúdo utilizado neste

trabalho foi de 4,8 mm. Outra propriedade física do agregado miúdo é o seu

módulo de finura. Ele é a soma das porcentagens retidas acumuladas em massa

do agregado, nas peneiras da série normal, dividida por 100. O agregado miúdo

aqui utilizado apresentou módulo de finura igual a 2,95 conforme NBR 7211 -

Agregados para concreto (ABNT, 1983).

O teor de argila em torrões e materiais friáveis consiste nas partículas presentes

no agregado, as quais são suscetíveis de serem desfeitas pela pressão entre os

dedos polegar e indicador. O valor para esta propriedade foi determinado

pesando-se a amostra de areia antes e depois de serem retirados os torrões de

argila ou fragmentos friáveis. Desta maneira, o agregado miúdo utilizado para as

confecções dos concretos neste trabalho apresentou um teor de argila e materiais

friáveis da ordem de 0,5% conforme NBR 7218 - Agregados - Determinação do

teor de argila em torrões e materiais friáveis - Método de ensaio (ABNT, 1987).

O teor de material pulverulento para o agregado miúdo em questão foi obtido

conforme NBR NM 46 - Agregados - Determinação do material fino que passa

através da peneira 75 µm, por lavagem (ABNT, 2003), na qual ele é retirado

lavando-se a amostra de agregado simplesmente, ou também com o emprego de

um agente umectante dissolvido nesta água e exprimindo o peso do material

retirado em porcentagem do peso da amostra. Tal valor obtido foi de 2,6%.

A massa unitária do agregado miúdo é o quociente da massa do agregado

lançado no recipiente paralelepipédico metálico pelo seu volume conforme NBR

7251 - Agregado em estado solto - Determinação da massa unitária – Método de

ensaio (ABNT, 1982). O agregado miúdo utilizado neste trabalho obteve uma

massa unitária de 1,32 kg/m

111

A massa específica real do agregado miúdo é obtida através do auxílio do frasco

de Chapman conforme NBR NM 52 - Agregado miúdo - Determinação de massa

específica e de massa específica aparente (ABNT, 2003), o qual permite medir o

volume total ocupado pelos grãos da amostra de agregado, cuja massa é

previamente medida em estado seco. Assim, para a areia aqui analisada, a massa

específica real obtida foi de 2,61 kg/dm

O conhecimento do teor de umidade do agregado miúdo é de grande importância,

uma vez que eles são entregues em obra sempre úmidos, isto obriga a correção

da quantidade de água que deverá ser empregada na confecção dos concretos,

levando em conta os reajustes nas quantidades do material, quer medidos em

peso ou em volume. O teor de umidade apresentado pela areia aqui ensaiada

para determinar as suas propriedades físicas foi de 4,1%.

A areia foi ensaiada conforme NBR NM 30 - Agregado miúdo - Determinação da

absorção de água (ABNT, 2000) para determinar a sua porcentagem de absorção

de água. Tal ensaio é definido pelo processo pelo qual um líquido é conduzido e

tende a ocupar os poros permeáveis de um corpo sólido poroso até atingir o

estado de saturação com superfície seca. Portanto, para a amostra aqui ensaiada,

o valor da absorção de água foi de 0,03%.

Por fim, as propriedades físicas do agregado miúdo relacionadas anteriormente

estão resumidas e apresentadas na Tabela 4.9. A composição granulométrica

deste mesmo material pode ser definida como a proporção relativa, expressa em

%, dos diferentes tamanhos de grãos que se encontram constituídos no todo. A

distribuição granulométrica tem uma enorme influência nas propriedades do

concreto endurecido. Portanto, para esta areia média utilizada nesta dissertação

de mestrado, a Tabela 4.10 apresenta a distribuição granulométrica da mesma.

112

Tabela 4.9 – Propriedades físicas da areia utilizada neste trabalho

Ensaios Realizados Resultados Limites

Massa específica real (kg/dm

) 2,61 ----

Absorção (%) 0,03 < 0,05

Massa unitária (kg/dm

) 1,32 ----

Teor de argila (%) 0,50 < 1,50

Teor de material pulverulento (%) 2,60 < 5,00

Módulo de finura 2,95 ----

Dimensão máxima do agregado (mm) 4,80 ----

Teor de umidade (%) 4,10 ----

Limite granulométrico do agregado miúdo Zona 3 (média)

Tabela 4.10 – Granulometria da areia utilizada neste trabalho

Ensaio de Granulometria

Amostra: 500 gramas de areia

Porcentagens Retidas (%)

Peneira

(mm)

Peso

Retido

(g)

Individuais Acumuladas

9,5 0 0 0

6,3 0 0 0

4,8 13,2 2,64 2,64

2,4 74,5 14,90 17,54

1,2 93,2 18,64 36,18

0,6 124,7 24,94 61,12

0,3 93,6 18,72 79,84

0,15 87,2 17,44 97,28

Fundo 13,6 2,72 ----

Total 500 100 294,6

113

4.2.5 Adição Mineral - Pó de Pedra

É aconselhável a utilização de pó de pedra na confecção de concretos, uma vez

que esta adição mineral proporciona ganhos de resistência à compressão,

diminuição na permeabilidade e na capilaridade em conformidade com a

trabalhabilidade do mesmo. Existem casos em que foram adicionadas quantidades

de pó de pedra quase iguais às quantidades do cimento empregado. Desta

maneira, as limitações para o pó de pedra não são severas como para a argila.

Logo, o maior inconveniente das partículas muito finas é em relação à diminuição

da resistência ao desgaste por abrasão. Entretanto, os agregados que possuírem

uma quantidade de argila ou pó superiores aos limites indicados deverão ser

lavados, ou se preferir, serem submetidos a ensaios previamente para estudar o

seu comportamento no concreto.

A norma NBR 12655 - Concreto - Preparo, controle e recebimento (ABNT, 1996)

define adição mineral como todos os sólidos minerais, em estado seco na forma

pulverulenta, inertes ou ativos. A partir desta definição, a adição mineral utilizada

neste trabalho resulta de processos industriais de britagem e foi adquirido junto ao

fornecedor da cidade de Pedro Leopoldo nas Minas Gerais. Apresentar-se-á as

definições das propriedades físicas desse pó de pedra, bem como seus

respectivos valores obtidos no final deste tópico, em configuração de tabelas de

uma forma sintética.

Sabe-se que o pó de pedra é um material de origem artificial resultante do

britamento de rochas estáveis, ou mistura de ambas, cujos grãos passam pela

peneira ABNT 4,8 mm e ficam retidos na peneira ABNT 0,075 mm. Para um

melhor entendimento, a Tabela 4.4 apresentou o conjunto de peneiras utilizadas

para peneirar essa adição mineral e classificá-la. Conseqüentemente, a

composição granulométrica desta adição consiste na distribuição porcentual, em

massa, das varias frações dimensionais deste material em relação à amostra total.

114

Esta composição é expressa pela porcentagem individual ou acumulativa de

material que passa ou fica retido nas peneiras da série normal ou intermediaria.

A dimensão máxima característica do pó de pedra é definido pela abertura da

malha quadrada, em milímetros, de uma das peneiras listadas na Tabela 4.4, à

qual corresponde uma porcentagem retida acumulada menor ou igual a 5% em

massa. A dimensão máxima característica do pó de pedra utilizado neste trabalho

foi de 4,8 mm. Outra propriedade física desta adição mineral é o seu módulo de

finura. Ele é a soma das porcentagens retidas acumuladas em massa do material,

nas peneiras da série normal, dividida por 100. O pó de pedra aqui utilizado

apresentou módulo de finura igual a 1,83 conforme NBR 7211 - Agregados para

concreto (ABNT, 1983).

O teor de argila em torrões e materiais friáveis consiste nas partículas presentes

no material, as quais são suscetíveis de serem desfeitas pela pressão entre os

dedos polegar e indicador. O valor para esta propriedade foi determinado

pesando-se a amostra de pó de pedra antes e depois de serem retirados os

torrões de argila ou fragmentos friáveis. Desta maneira, este pó de pedra utilizado

para as confecções dos concretos neste trabalho apresentou um teor de argila e

materiais friáveis da ordem de 0,0% conforme NBR 7218 - Agregados -

Determinação do teor de argila em torrões e materiais friáveis - Método de ensaio

(ABNT, 1987).

O teor de material pulverulento para o pó de pedra em questão foi obtido conforme

NBR NM 46 - Agregados - Determinação do material fino que passa através da

peneira 75 µm, por lavagem (ABNT, 2003), na qual ele é retirado lavando-se a

amostra de material simplesmente, ou também com o emprego de um agente

umectante dissolvido nesta água e exprimindo o peso do material retirado em

porcentagem do peso da amostra. Tal valor obtido foi de 38,4% valor este bem

superior ao limite de 5% e que não afetou as características e propriedades do

concreto.

115

A massa unitária do pó de pedra é o quociente da massa deste lançado no

recipiente paralelepipédico metálico pelo seu volume conforme NBR 7251 -

Agregado em estado solto - Determinação da massa unitária – Método de ensaio

(ABNT, 1982). O pó de pedra aqui utilizado obteve uma massa unitária de 1,29

kg/dm

A massa específica real do pó de pedra é obtida através do auxílio do frasco de

Chapman conforme NBR NM 52 - Agregado miúdo - Determinação de massa

específica e de massa específica aparente (ABNT, 2003), o qual permite medir o

volume total ocupado pelos grãos da amostra deste material, cuja massa é

previamente medida em estado seco. Assim, para o pó de pedra aqui analisado, a

massa específica real obtida foi de 2,72 kg/dm

O conhecimento do teor de umidade da adição mineral é de grande importância,

uma vez que este material é entregue nas obras sempre úmido, isto obriga a

correção da quantidade de água que deverá ser empregada na confecção dos

concretos, levando em conta os reajustes nas quantidades do material, quer

medidos em peso ou em volume. O teor de umidade apresentado pelo pó de

pedra, aqui ensaiado, para determinar as suas propriedades físicas foi de 3,1%.

O pó de pedra foi ensaiado conforme NBR NM 30 - Agregado miúdo -

Determinação da absorção de água (ABNT, 2000) para determinar a sua

porcentagem de absorção de água. Tal ensaio é definido pelo processo pelo qual

um líquido é conduzido e tende a ocupar os poros permeáveis de um corpo sólido

poroso até atingir o estado de saturação com superfície seca. Portanto, para a

amostra aqui ensaiada, o valor da absorção de água foi de 0,02%.

Por fim, as propriedades físicas do pó de pedra relacionadas anteriormente estão

resumidas e apresentadas na Tabela 4.11. A composição granulométrica deste

mesmo material pode ser definida como a proporção relativa, expressa em %, dos

116

diferentes tamanhos de grãos que se encontram constituídos no todo. A

distribuição granulométrica tem uma enorme influência nas propriedades do

concreto endurecido. Portanto, para este pó de pedra utilizado nesta dissertação

de mestrado, a Tabela 4.12 apresenta a distribuição granulométrica do mesmo.

Tabela 4.11 – Propriedades físicas do pó de pedra utilizado neste trabalho

Ensaios Realizados Resultados Limites

Massa específica real (kg/dm

) 2,72 ----

Absorção (%) 0,02 < 0,05

Massa unitária (kg/dm

) 1,29 ----

Teor de argila (%) 0,0 < 1,5

Teor de material pulverulento (%) 38,4 < 5,0

Módulo de finura 1,83 ----

Dimensão máxima do agregado (mm) 4,80 ----

Teor de umidade (%) 3,10 ----

Tabela 4.12 – Granulometria do pó de pedra utilizado neste trabalho

Ensaio de Granulometria

Amostra: 500 gramas de pó de pedra

Porcentagens Retidas (%)

Peneira (mm)

Peso

Retido

(g)

Individuais Acumuladas

9,5 0 0 0

6,3 0 0 0

4,8 10 2,0 2,0

2,4 84 16,8 19,0

1,2 60 12,0 31,0

0,6 43 8,6 39,0

0,3 25 5,0 44,0

0,15 18 3,6 48,0

Fundo 260 52,0 100,0

Total 500 100 183

117

4.2.6 Aditivo Mastermix 390 N

O aditivo utilizado na confecção dos traços de concretos para esta pesquisa foi um

aditivo plastificante. Este aditivo é líquido, pronto paro o uso, plastificante e redutor

de água de amassamento. Também é isento de cloretos e atende aos requisitos

de desempenho da norma EB 1763 (Tipo P).

Sua ficha técnica é a seguinte:

• Função Principal: Plastificante Multidosagem Polifuncional

• Base Química: Lignosulfonatos

• Aspecto: Líquido

• Cor: Castanho Escuro

• Densidade: 1,16 a 1,20 g/cm

• pH: 7 a 9

• Sólidos: 34 a 38%

Sua aplicabilidade é bastante ampla, podendo ser utilizado em concretos

convencionais e bombeados dosados em centrais, concretos para pavimentos,

concretos aparentes, concretos protendidos, concretos confeccionados em obra e

concretos pré-moldados. Este aditivo imprime aos mesmos, um maior tempo de

trabalhabilidade, mas este tempo é função da temperatura, dos tipos de cimentos

e agregados utilizados, do transporte realizado, do consumo de cimento e da

própria quantidade dosada deste aditivo. Em dosagens elevadas de aditivo, este

proporciona um concreto mais plástico com a mesma relação água/cimento.

Os benefícios e as propriedades que os concretos, tanto no estado fresco quanto

endurecido, adquirem com a utilização deste aditivo são relacionadas abaixo:

• Facilidade no bombeamento de concretos bombeáveis;

• Melhora a trabalhabilidade e conseqüentemente aumenta o Slump;

• Redução da quantidade de água de amassamento;

118

• Melhora a coesão e homogeneidade da massa;

• Melhora o rendimento do cimento devido ao efeito dispersante;

• Promove um melhor adensamento;

• Reduz a permeabilidade do concreto;

• Aumenta a durabilidade do concreto;

• Diminui a retração e fissuramento do concreto nas primeiras idades;

• Ganho significativo das resistências finais dos concretos.

A sua utilização nos traços de concreto deve ser sempre feita em conjunto com a

água de amassamento e nunca adicionado aos materiais secos do concreto como

os agregados e cimentos. As dosagens possíveis variam de 0,2 a 1 litro de aditivo

para cada 100 kg de cimento. Este aditivo proporciona uma redução da água de

amassamento da ordem de 8 a 15% em uma comparação de concretos sem este

aditivo. Tal redução também dependerá da quantidade utilizada, tipo de cimento e

traço desenvolvido. Para se atingir a performance total deste produto, recomenda-

se a execução de testes preliminares. Entretanto, se este aditivo for utilizado

juntamente com outros aditivos, deve-se, dissolvê-los em água separadamente e

adicioná-los à mistura um de cada vez. O tempo de pega do concreto pode ser

influenciado pela temperatura e umidade ambientes, bem como o aumento do teor

de dosagem deste produto.

Este aditivo plastificante polifuncional pode ser adquirido a granel, tambores de

200 litros com 236 kg de produto ou em bombonas de 30 kg. O tempo de validade

é de 9 meses a partir da data de fabricação e das condições do armazenamento,

que deve ser feito em locais isentos de poeira, cobertos, secos, ventilados, longe

das intempéries, fontes de calor, evitando o contato com ácidos e oxidantes. Ao

manusear este aditivo deve-se estar utilizando os devidos equipamentos de

proteção individual como óculos, luvas e botas impermeáveis. Evite o contato com

a pele e olhos, evite também fumar próximo a este produto. Finalmente, este

119

produto é classificado como não tóxico, não inflamável, não corrosivo, porém

impróprio para o consumo humano.

4.2.7 Água de amassamento

Para a confecção dos concretos neste trabalho foram utilizados dois tipos de água

necessárias ao amassamento da mistura. Primeiramente utilizou-se no traço de

referência água retirada diretamente da torneira, água esta que é fornecida pela

companhia de abastecimento de água do estado de Minas Gerais.

Posteriormente, esta mesma água foi submetida ao processo de magnetização e

utilizada.

A companhia de abastecimento de água do estado de Minas Gerais realiza

anualmente diversas análises da qualidade da água fornecida. Esses testes são

realizados para quatro aspectos. O primeiro é quanto ao aspecto físico, no qual se

verifica a presença de cor, cheiro e sabor da água, além da sua turbidez, devido a

resíduos não eliminados. O segundo aspecto é o químico, no qual se verifica a

presença de materiais orgânicos ou inorgânicos que podem afetar a saúde da

população. O terceiro aspecto analisado é o bacteriológico, no qual se pesquisa a

presença de coliformes e outros indícios de microorganismos causadores de

doenças. Por fim, o aspecto hidrobiológico verifica a presença de microorganismos

(vegetais e animais) que prejudiquem o tratamento da água ou que possam liberar

substâncias tóxicas. Assim, os parâmetros medidos para avaliação da qualidade

da água envolvem a turbidez, cor, pH, cloro, flúor, coliforme total e Escherichia

coli. A turbidez envolve alterações no aspecto estético da água, causado pela

presença de partículas sólidas em suspensão, oriundas do contato com o solo e

rochas, ou ainda aquelas provenientes de rejeitos domésticos e industriais.

Quanto à cor, observam-se alterações na coloração da água, causadas pelo seu

contato com resíduos de origem orgânica, como folhas e fragmentos de madeira,

ou substâncias metálicas, como ferro e manganês. O pH exprime a qualidade

ácida, básica ou neutra com que a água pode se apresentar. Estas características,

120

por sua vez, estão relacionadas com a capacidade de a mesma se apresentar

incrustante ou corrosiva dos materiais dos diversos equipamentos com os quais

ela entra em contato, como redes de distribuição e reservatórios, possuindo ainda

uma relação direta com a eficiência da desinfecção através do cloro. Já o cloro é

um produto químico utilizado para eliminar microorganismos que não foram

removidos ou eliminados nas etapas anteriores do tratamento da água. A

presença residual do cloro na água tratada final funciona como uma segurança

adicional, contra eventuais contaminações durante o processo de distribuição. Ao

se adicionar flúor à água final tratada, objetiva-se a colaboração na prevenção de

cárie dental, contribuindo para a melhoria da saúde bucal da população.

Finalmente, os indicadores microbiológicos de coliformes totais e Escherichia coli

visam, respectivamente, a eliminação dos microorganismos e matéria fecal que

possam causar doenças ao ser humano.

A água utilizada no concreto de referência, retirada diretamente da torneira,

apresentou os seguintes parâmetros físico-químicos, como se observa na Tabela

4.13.

Já a água submetida ao processo de magnetização através dos protótipos

apresentados na Figura 4.1 apresentou os seguintes parâmetros físico-químicos

conforme se observa na Tabela 4.14. A Figura 4.2 apresenta o esquema de

montagem do protótipo de indução magnética apresentado na Figura 4.1.

121

Tabela 4.13 – Parâmetros físico-químicos da água de torneira para confecção de

concretos

Resultados da Água

Referência Padrão

Item Analisado

Água de

Torneira NM 137/1997

8,1 5,5 – 9,0

Condutividade elétrica (μ mhos/cm)

109 -

Turbidez (NTU)

<1 -

< 2000*

< 700** Cloretos [Cl

] (mg/L) 10,3

< 500***

Oxigênio Consumido (mg/L)

<1 -

Acidez Carbônica (mg/L)

2,4 -

Alcalinidade bicarbonatos em CaCO

(mg/L)

29 -

Dureza total CaCO

(mg/L)

46 -

Cálcio (mg/L)

14,5 -

Magnésio (mg/L)

2,4 -

Sulfatos [SO

]

(mg/L)

6 < 2000

* Valor máximo para concreto simples; ** Valor máximo para concreto armado; *** Valor máximo para concreto protendido

122

(a)

(b)

Figura 4.1 – Protótipos de Indução magnética. (a) Montagem realizada na central

de concreto; (b) Montagem efetuada no laboratório do DEMC da Escola de

Engenharia – UFMG

123

Tabela 4.14 – Parâmetros físico-químicos da água magnetizada para confecção

de concretos

Resultados da Água

Referência Padrão

Item Analisado

Água

Magnetizada NM 137/1997

8,0 5,5 – 9,0

Condutividade elétrica (μmhos/cm)

129 -

Turbidez (NTU)

22 -

< 2000*

< 700** Cloretos [Cl

] (mg/L) 7,4

< 500***

Oxigênio Consumido (mg/L)

1,0 -

Acidez Carbônica (mg/L)

3,1 -

Alcalinidade bicarbonatos em CaCO

(mg/L)

37 -

Dureza total CaCO

(mg/L)

57 -

Cálcio (mg/L)

15,7 -

Magnésio (mg/L)

4,4 -

Sulfatos [SO

]

(mg/L)

15 < 2000

* Valor máximo para concreto simples; ** Valor máximo para concreto armado; *** Valor máximo para concreto protendido

A água magnetizada é aquela coletada diretamente da torneira e acondicionada

em um reservatório, sendo posteriormente submetida a um campo magnético de

0,8 Tesla, por um período de 6 horas, através da passagem por quatro células de

indução, a uma vazão de bombeamento em torno de 2940 litros/h. Tal processo

de indução magnética da água pode ser observado nas Figuras 4.1 e 4.2.

124

Vale a pena ressaltar que, a escolha pela adoção do tempo de 6 horas para

realizar a imantação da água, foi definida a partir de análise da tensão superficial

da mesma em diversos períodos, e que foi realizada através do equipamento

tensiômetro digital, modelo k10st e fabricado pela KRUSS (vide Figura 4.3). Como

resultado deste estudo observou-se que a tensão superficial da água normal

(obtida diretamente da torneira) apresenta um valor médio de 72,0 dina/cm. Já a

mesma água contendo aditivo tensoativo (Mastermix 390 N), proporcionado na

razão de 0,6% em peso de cimento, foi de 56,1 dina/cm. Por outro lado, os valores

das tensões superficiais da água normal submetida ao processo de magnetização

por 4 (quatro) diferentes tempos (2, 4, 6 e 8 horas) são apresentadas na Tabela

4.15. Em função da citada tabela, é notório se observar que não há mudança

significativa da tensão superficial da água imantada a partir do tempo de

imantação de 6 horas, e por esta razão a opção de trabalho recaiu sobre este

período.

Figura 4.2 – Esquema de montagem do equipamento de indução magnética

Bomba

Célula de Imantação

Reservatório de

Água

125

Tabela 4.15 – Tensão superficial da água normal e com aditivo tensoativos em

função do tempo de magnetização em dois esquemas de montagem

(a) Montagem na central de concreto

Tipo de água Tempo de Imantação da

água normal de torneira

(horas)

Tensão Superficial

(dina/cm)

2 72,5

Sem aditivo 4 70,7

tensoativo 6 65,1

8 64,2

2 54,0

Com aditivo 4 52,1

tensoativo 6 49,1

8 48,2

(b) Montagem no Laboratório UFMG

Tipo de água Tempo de Imantação da

água normal de torneira

(horas)

Tensão Superficial

(dina/cm)

2 70,8

Sem aditivo 4 67,7

tensoativo 6 62,8

8 62,2

2 53,4

Com aditivo 4 50,8

tensoativo 6 46,5

8 46,1

É fácil observar que os resultados da tensão superficial obtidos na montagem

realizada na UFMG são inferiores àqueles obtidos na central de dosagem,

motivados pelo fato de que os testes realizados na água coletada no campo só

126

foram realizados aproximadamente 6 horas após a sua coleta, fato que, com

certeza, não interferiu na manutenção do benefício proporcionado pela

magnetização da água originária da concessionária.

Figura 4.3 – Tensiômetro digital k10st fabricado pela KRUSS

4.3 Métodos

4.3.1 Introdução

Após a caracterização dos materiais empregados na confecção dos concretos;

dando seqüência e conformidade aos objetivos desta pesquisa, este tópico

apresenta o detalhamento do planejamento de todo o programa experimental

desenvolvido. Os métodos e ensaios aqui empregados seguiram minuciosamente

as recomendações das normas brasileiras e estrangeiras.

A pesquisa desenvolvida neste trabalho foi dividida em duas etapas. A primeira

etapa consistiu na determinação das propriedades no estado fresco dos concretos

127

confeccionados com e sem água magnetizada, em especial a consistência pelo

abatimento do tronco de cone. Na segunda etapa determinaram-se as

propriedades mecânicas dos concretos endurecidos confeccionados com e sem

água magnetizada, especificamente as resistências à compressão e à tração,

módulo de elasticidade dinâmico e absorção, a fim de avaliar a redução do

consumo de cimento com utilização da água magnetizada.

Deve-se salientar que os concretos confeccionados sem água magnetizada são

tidos como concreto referência (padrão), alicerce de todo o estudo desta pesquisa.

4.3.2 Proporcionamento e misturas

Primeiramente foram definidos os traços, mais utilizados, de concretos que seriam

objetos de estudo desta pesquisa, fornecidos pela central de concreto. Os traços

foram divididos em concretos convencionais, que apresentam como característica

principal Slump Test (5 ± 1) cm, e concretos bombeados, que apresentam como

característica principal Slump Test (9 ± 1). A Tabela 4.16 evidencia os materiais,

como aglomerante, agregados graúdos e miúdos, aditivo e água, empregados nos

traços de concreto convencional e a Tabela 4.17 apresenta também estes

mesmos materiais utilizados nos traços de concreto bombeado.

Tanto para os traços de concreto Convencional quanto para os traços de concreto

Bombeado será adotado os seguintes termos Água Normal e Água Magnetizada.

Água Normal será definida como sendo a água fornecida pela companhia de

abastecimento de água da cidade de Belo Horizonte coletada diretamente de uma

torneira. Já a Água Magnetizada será esta mesma Água Normal coletada e

acondicionada em um reservatório, a qual foi submetida ao processo de indução

magnética (Figuras 4.1 e 4.2) por um período de 6 horas para posteriormente ser

utilizada na confecção dos concretos.

128

Tabela 4.16 – Proporção dos materiais empregados nos traços de concreto

convencional (consumo de materiais para por m

de concreto produzido)

Traços de Concreto Convencional

Materiais

1 2 3 4 5 6

Resistência Característica (MPa) 10 15 18 20 25 30

Cimento (kg) 167 218 238 250 279 338

Brita 0 276 277 277 278 278 279 Agregado Graúdo

(kg) Brita 1 826 829 831 832 834 837

Agregado Miúdo (kg) 579 549 536 528 512 476

Adição Mineral (kg) 311 295 289 285 275 257

Aditivo (ml) 1002 1308 1428 1500 1674 2028

Água de Amassamento (litros) 170 170 170 170 170 170

Fator a/c 1,018 0,780 0,714 0,680 0,609 0,503

Slump (cm) 5 ± 1 5 ± 1 5 ± 1 5 ± 1 5 ± 1 5 ± 1

Tabela 4.17 – Proporção dos materiais empregados nos traços de concreto

bombeado (consumo de materiais para por m

de concreto produzido)

Traços de Concreto Bombeado

Materiais

7 8 9 10 11 12

Resistência Característica (MPa) 10 15 18 20 25 30

Cimento (kg) 178 233 255 267 299 362

Brita 0 153 153 154 154 154 155 Agregado Graúdo

(kg) Brita 1 866 870 871 873 875 876

Agregado Miúdo (kg) 603 570 556 549 530 494

Adição Mineral (kg) 324 307 300 295 285 266

Aditivo (ml) 1068 1398 1530 1602 1794 2172

Água de Amassamento (litros) 182 182 182 182 182 182

Fator a/c 1,022 0,781 0,714 0,682 0,609 0,503

Slump (cm) 9 ± 1 9 ± 1 9 ± 1 9 ± 1 9 ± 1 9 ± 1

129

Como a água magnetizada submetida a esse processo apresentava-se com

temperatura superior à água normal, sem magnetização, foram determinados os

valores destas temperaturas para possíveis observações futuras. Os valores

destas temperaturas serão apresentados no item 4.3.3 deste trabalho.

A partir deste contexto, para cada uma das 6 diferentes composições de concreto

convencional (10, 15, 18, 20, 25 e 30 MPa), procedeu-se à variação do tipo de

água utilizado, tal como mostrado a seguir:

• Concretos convencionais de 10, 15, 18, 20, 25 e 30 MPa:

9 Traço A: Padrão central de concreto com água normal.

9 Traço B: Mesmo traço A, porém substituindo a água normal por

água magnetizada.

9 Traço C: Manter o mesmo slump do traço A reduzindo (controlando

a adição) a água magnetizada.

9 Traço D: Reduzir cimento mantendo o mesmo fator a/c do traço A e

quantidade de água magnetizada reduzida do traço C.

Analogamente, para cada uma das 6 diferentes composições de concreto

bombeado (10, 15, 18, 20, 25 e 30 MPa), também se procedeu à variação do

tipo de água utilizada, a saber:

• Concretos bombeados de 10, 15, 18, 20, 25 e 30 MPa:

9 Traço A: Padrão central de concreto com água normal.

9 Traço B: Mesmo traço A, porém substituindo a água normal por

água magnetizada.

130

9 Traço C: Manter o mesmo slump do traço A reduzindo (controlando

a adição) a água magnetizada.

9 Traço D: Reduzir cimento mantendo o mesmo fator a/c do traço A e

quantidade de água magnetizada reduzida do traço C.

Para um melhor entendimento dos Traços A, B, C e D têm-se:

¾ Traço A: Traços padrões da central de concreto produzidos com água

normal, os quais estão identificados nas Tabelas 4.15 e 4.16, como 1, 2, 3,

4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11 e 12, e que foram dosados para uma escala

laboratorial de volume 50 litros.

¾ Traço B: Mesmo traço A, porém substituindo o volume de água normal

pelo mesmo volume de água magnetizada.

¾ Traço C: Manter o mesmo slump do traço A, reduzindo (controlando a

adição) o volume de água magnetizada, até se obter a igualdade do valor

do abatimento do troco de cone.

¾ Traço D: Reduzir cimento mantendo o mesmo fator a/c do traço A e

quantidade de água magnetizada reduzida do traço C através da seguinte

fórmula:

ca =/

(4.1)

onde:

a/c = Fator água/cimento;

C = Volume de água reduzido no Traço C;

X = Nova massa de cimento a ser utilizada no Traço D.

Posteriormente à definição dos traços de concreto que seriam utilizados neste

trabalho, os materiais utilizados para a confecção dos mesmos foram adicionados

131

a uma betoneira com capacidade de 320 litros. O volume de concreto utilizado em

cada traço desenvolvido (Traço A, Traço B, Traço C e Traço D), para sua

respectiva resistência característica, foi de 50 litros. Os materiais foram

submetidos a um rigoroso processo de pesagem, a fim de converter o

proporcionamento dos mesmos do volume de 1 m

para o volume de 0,050 m

Desta forma, a ordem de adição dos materiais á betoneira bem como os seus

respectivos tempos de mistura são apresentados na Tabela 4.18.

4.3.3 Ensaios Realizados

As temperaturas das águas de amassamento utilizadas na confecção dos

concretos convencionais estão apresentadas na Tabela 4.19, enquanto que, na

Tabela 4.20 podem ser observadas as temperaturas das águas de amassamento

utilizadas na confecção dos concretos bombeados. Estas temperaturas foram

obtidas com o auxílio de um termômetro digital.

Após a mistura dos concretos, foram realizados nos mesmos os testes de

consistência pelo abatimento do tronco de cone conforme prescreve a NBR NM 67

- Concreto – Determinação da consistência pelo abatimento do tronco de cone

(ABNT, 1998). Para a realização destes ensaios, o concreto fresco foi amostrado

conforme a NBR NM 33 - Concreto – Amostragem de concreto fresco (ABNT,

1994). Os valores desse ensaio realizado podem ser observados tanto para os

concretos convencionais (ver Tabela 4.21) quanto para os concretos bombeados

(ver Tabela 4.22).

132

Tabela 4.18 – Ordem de colocação dos materiais na betoneira bem como seus

tempos de mistura

Ordem Movimento Materiais

Tempo de

Mistura

1° Acionar a betoneira ----- Indeterminado

2°

Colocação dos materiais

com betoneira em

movimento

Agregados Graúdos

+ Agregado Miúdo

Indeterminado

3° Adição de água

Parte da Água com

Aditivo

1 Minuto

4° Desligar a betoneira ----- Parado

5°

Colocação dos materiais

com betoneira desligada

Cimento + Adição

Mineral

Parado

6°

Acionar a betoneira e

Adicionar a água

Restante da Água

com Aditivo

3 Minutos

7° Desligar a betoneira ----- 3 Minutos

8° Ligar novamente a betoneira ----- 2 Minutos

Tabela 4.19 – Temperatura da água de amassamento dos concretos

convencionais

Temperatura da água de amassamento (°C)

Concreto

Convencional

10 MPa 15 MPa 18 MPa 20 MPa 25 MPa 30 MPa

Traço A 24,0 24,5 27,0 28,0 26,0 25,0

Traço B 33,0 32,0 34,0 38,0 32,0 36,0

Traço C 30,5 31,5 33,5 37,5 31,0 35,0

Traço D 29,5 30,5 32,5 36,5 29,0 34,0

133

Tabela 4.20 – Temperatura da água de amassamento dos concretos bombeados

Temperatura da água de amassamento (°C) Concreto

Bombeado

10 MPa 15 MPa 18 MPa 20 MPa 25 MPa 30 MPa

Traço A 27,0 24,0 29,0 26,0 27,0 30,0

Traço B 33,0 33,0 39,0 39,5 39,5 40,0

Traço C 31,5 32,5 38,0 38,5 38,5 39,5

Traço D 30,5 31,0 38,0 37,5 38,5 39,5

Tabela 4.21 – Valores da consistência pelo abatimento do tronco de cone (slump)

dos concretos convencionais

Slump Test (cm) Concreto

Convencional

10 MPa 15 MPa 18 MPa 20 MPa 25 MPa 30 MPa

Traço A 5,7 5,6 5,4 5,9 5,1 5,5

Traço B 14,8 14,6 14,9 14,9 14,5 14,1

Traço C 5,4 5,7 5,2 5,1 5,3 4,8

Traço D 5,9 5,2 5,8 5,0 5,5 5,1

Em relação à temperatura observada na água de amassamento dos concretos e

apresentadas nas Tabelas 4.20 e 4.21, MEHTA (1994) referencia que até 30ºC

não se observa nenhum tipo de influência nas propriedades físicas e mecânicas

dos concretos produzidos. Entretanto, não foi escopo do presente trabalho avaliar

com rigor e nem detalhar a influência do aumento da temperatura da água na

reologia e propriedades físicas de um concreto. É necessário observar que o

aumento da temperatura da água é provocado pela dissipação de energia quando

do processo de sucessivas passagens pelo sistema de imantação e

magnetização.

134

Tabela 4.22 – Valores da consistência pelo abatimento do tronco de cone (slump)

dos concretos bombeados

Slump Test (cm)

Concreto

Bombeado

10 MPa 15 MPa 18 MPa 20 MPa 25 MPa 30 MPa

Traço A 9,0 9,4 9,6 9,0 9,5 9,9

Traço B 14,8 14,6 14,4 15,0 14,1 13,8

Traço C 8,9 9,0 9,3 9,1 8,5 9,8

Traço D 8,7 8,5 8,8 8,9 8,8 10,0

A partir das variações apresentadas nas Tabelas 4.21 e 4.22 foi possível observar

que:

- o aumento da consistência observada no traço B foi motivada exclusivamente

pelo uso da água magnetizada;

- no traço C foi realizado um ajuste do abatimento registrado no tronco de cone, a

partir da redução do volume de água imposto à mistura;

- já no traço D também foi realizado o ajuste do abatimento concomitantemente

com uma redução no consumo de cimento, objetivando a manutenção do fator a/c

(água/cimento) original.

Posteriormente, após a determinação da consistência dos concretos, procedeu-se

à moldagem e adensamento dos corpos de prova conforme NBR 5738 - Concreto

– Procedimento para moldagem e cura de corpos-de-prova (ABNT, 2003). Foram

moldados 10 corpos de prova cilíndricos (10 cm x 20 cm) e cinco corpos de prova

também cilíndricos (15 cm x 30 cm) para cada traço específico. Desta maneira,

para o Traço A, Traço B, Traço C e Traço D foram moldados, respectivamente, 15

corpos de prova para cada um. Continuando, foram expostos anteriormente, 6

diferentes resistências características tanto para os traços de concreto

convencional quanto para os traços de concreto bombeado; totalizando assim 12

135

traços. Como cada traço específico de concreto foi dividido em quatro novos

traços, tem-se, multiplicando, um total de 48 traços de concreto confeccionados

para o desenvolvimento desta pesquisa. Conseqüentemente, foram moldados

neste trabalho 720 corpos de prova sendo 480 (10 cm x 20 cm) e 240 (15 cm x 30

cm).

Durante as primeiras 24 h após a moldagem dos corpos de prova, estes foram

armazenados em local plano, protegidos contra intempéries, desmoldados,

identificados e colocados em reservatório de cura contendo solução estática e

saturada de hidróxido de cálcio a (23 ± 2)°C.

Os ensaios realizados nos concretos endurecidos para a determinação de suas

propriedades mecânicas, conforme prescreve a normalização estão evidenciados

na Tabela 4.23.

Tabela 4.23 – Procedimentos experimentais para determinação das propriedades

mecânicas dos concretos endurecidos

Propriedade Mecânica Norma

Resistência à Compressão

NBR 5739: Concreto – Ensaio de compressão de corpos-de-

prova cilíndricos

Resistência à Tração

NBR 7222: Argamassa e concreto – Determinação da

resistência à tração por compressão diametral de corpos de

prova

Módulo de Elasticidade

Dinâmico

BS 1881. Testing concrete. Part 203. Recommendations for

measurement of velocity of ultrasonic pulses in concrete

Absorção

NBR 9778: Argamassa e concreto endurecidos –

Determinação da absorção de água por imersão – Índice de

vazios e massa específica

136

As resistências à compressão dos concretos específicos desta pesquisa foram

determinadas, de acordo com as recomendações da NBR 5739 - Concreto –

Ensaio de compressão de corpos-de-prova cilíndricos (ABNT, 1994), nas idades

de 3, 7 e 28 dias. Nas idades de 3 e 7 dias foram rompidos 3 corpos de prova

cilíndricos de dimensões 10 cm de diâmetro por 20 cm de altura. Já na idade de

28 dias foram rompidos 3 corpos de prova cilíndricos de dimensões 10 cm de

diâmetro por 20 cm de altura e também 2 corpos de prova cilíndricos de

dimensões 15 cm de diâmetro por 30 cm de altura. Para a realização destes

ensaios foi utilizada uma prensa de compressão universal de 200 tf e sensibilidade

de 100 kg, fabricação EMIC, munida de medidor de deformação com precisão de

0,001 mm e acoplada por sistema de aquisição de dados, denominado de TESC.

Portanto, os resultados dos ensaios de compressão são apresentados nas

Tabelas 4.24 a 4.35 e também nos Gráficos 4.1 a 4.12.

137

Tabela 4.24 – Resistências à compressão do concreto convencional de 10 MPa

Resistência à Compressão (MPa) Concreto Convencional

10 MPa

3 dias 7 dias 28 dias

1,98 5,55 10,96

2,04 5,61 10,88

1,95 5,58 10,54

- - 10,78

Valores

- - 10,62

Média (MPa) 1,99 5,58 10,75

Traço A

Desvio Padrão (MPa) 0,05 0,03 0,17

2,11 5,73 11,79

2,20 5,82 11,58

2,15 5,94 11,62

- - 11,82

Valores

- - 11,75

Média (MPa) 2,15 5,83 11,71

Traço B

Desvio Padrão (MPa) 0,04 0,10 0,10

2,40 6,02 12,58

2,38 6,10 12,63

2,46 6,05 12,76

- - 12,78

Valores

- - 12,85

Média (MPa) 2,41 6,05 12,72

Traço C

Desvio Padrão (MPa) 0,04 0,04 0,11

2,01 5,80 10,98

2,06 5,96 11,11

2,10 5,92 10,95

- - 11,06

Valores

- - 11,16

Média (MPa) 2,05 5,89 11,05

Traço D

Desvio Padrão (MPa) 0,04 0,08 0,08

138

Tabela 4.25 – Resistências à compressão do concreto convencional de 15 MPa

Resistência à Compressão (MPa) Concreto Convencional

15 MPa

3 dias 7 dias 28 dias

3,16 8,87 15,89

3,14 8,80 15,78

3,04 8,53 15,28

- - 15,63

Valores

- - 15,40

Média (MPa)

3,11 8,73 15,60

Traço A

Desvio Padrão (MPa)

0,06 0,18 0,25

3,40 9,54 17,10

3,34 9,37 16,79

3,35 9,40 16,85

- - 17,14

Valores

- - 17,04

Média (MPa)

3,37 9,44 16,98

Traço B

Desvio Padrão (MPa)

0,03 0,09 0,15

3,63 10,18 18,24

3,64 10,22 18,31

3,68 10,32 18,50

- - 18,53

Valores

- - 18,63

Média (MPa)

3,65 10,24 18,44

Traço C

Desvio Padrão (MPa)

0,03 0,08 0,16

3,17 8,88 15,92

3,21 8,99 16,11

3,16 8,86 15,88

- - 16,04

Valores

- - 16,18

Média (MPa)

3,18 8,91 16,03

Traço D

Desvio Padrão (MPa)

0,02 0,07 0,13

139

Tabela 4.26 – Resistências à compressão do concreto convencional de 18 MPa

Resistência à Compressão (MPa) Concreto Convencional

18 MPa

3 dias 7 dias 28 dias

3,73 10,46 18,75

3,71 10,39 18,62

3,59 10,06 18,03

- - 18,44

Valores

- - 18,17

Média (MPa)

3,67 10,30 18,40

Traço A

Desvio Padrão (MPa)

0,08 0,21 0,30

4,02 11,26 20,18

3,94 11,06 19,81

3,96 11,09 19,88

- - 20,23

Valores

- - 20,11

Média (MPa)

3,97 11,14 20,04

Traço B

Desvio Padrão (MPa)

0,04 0,11 0,18

4,28 12,01 21,52

4,30 12,06 21,61

4,34 12,18 21,83

- - 21,87

Valores

- - 21,98

Média (MPa)

4,31 12,08 21,76

Traço C

Desvio Padrão (MPa)

0,03 0,09 0,19

3,74 10,48 18,79

3,78 10,61 19,01

3,73 10,46 18,74

- - 18,93

Valores

- - 19,09

Média (MPa)

3,75 10,52 18,91

Traço D

Desvio Padrão (MPa)

0,03 0,08 0,15

140

Tabela 4.27 – Resistências à compressão do concreto convencional de 20 MPa

Resistência à Compressão (MPa) Concreto Convencional

20 MPa

3 dias 7 dias 28 dias

4,40 12,35 22,13

4,37 12,26 21,97

4,23 11,87 21,28

- - 21,76

Valores

- - 21,44

Média (MPa)

4,34 12,16 21,71

Traço A

Desvio Padrão (MPa)

0,09 0,25 0,36

4,74 13,29 23,81

4,65 13,04 23,38

4,67 13,09 23,46

- - 23,87

Valores

- - 23,73

Média (MPa)

4,69 13,14 23,65

Traço B

Desvio Padrão (MPa)

0,05 0,13 0,22

5,05 14,17 25,39

5,07 14,23 25,50

5,13 14,37 25,76

- - 25,81

Valores

- - 25,94

Média (MPa)

5,08 14,26 25,68

Traço C

Desvio Padrão (MPa)

0,04 0,11 0,22

4,41 12,37 22,17

4,46 12,52 22,43

4,40 12,34 22,11

- - 22,34

Valores

- - 22,53

Média (MPa)

4,43 12,41 22,32

Traço D

Desvio Padrão (MPa)

0,03 0,09 0,17

141

Tabela 4.28 – Resistências à compressão do concreto convencional de 25 MPa

Resistência à Compressão (MPa) Concreto Convencional

25 MPa

3 dias 7 dias 28 dias

5,20 14,57 26,11

5,16 14,47 25,92

5,00 14,01 25,11

- - 25,68

Valores

- - 25,30

Média (MPa)

5,12 14,35 25,62

Traço A

Desvio Padrão (MPa)

0,11 0,30 0,42

5,59 15,68 28,10

5,49 15,39 27,59

5,51 15,45 27,68

- - 28,17

Valores

- - 28,00

Média (MPa)

5,53 15,51 27,91

Traço B

Desvio Padrão (MPa)

0,05 0,15 0,26

5,96 16,72 29,96

5,99 16,79 30,09

6,05 16,96 30,40

- - 30,46

Valores

- - 30,61

Média (MPa)

6,00 16,82 30,30

Traço C

Desvio Padrão (MPa)

0,04 0,13 0,27

5,21 14,60 26,16

5,27 14,77 26,47

5,19 14,56 26,09

- - 26,36

Valores

- - 26,59

Média (MPa)

5,22 14,64 26,33

Traço D

Desvio Padrão (MPa)

0,04 0,11 0,21

142

Tabela 4.29 – Resistências à compressão do concreto convencional de 30 MPa

Resistência à Compressão (MPa) Concreto Convencional

30 MPa

3 dias 7 dias 28 dias

6,49 18,21 32,64

6,45 18,08 32,40

6,25 17,51 31,39

- - 32,10

Valores

- - 31,63

Média (MPa)

6,40 17,94 32,03

Traço A

Desvio Padrão (MPa)

0,13 0,37 0,52

6,99 19,60 35,13

6,86 19,24 34,49

6,89 19,31 34,60

- - 35,21

Valores

- - 35,00

Média (MPa)

6,91 19,38 34,89

Traço B

Desvio Padrão (MPa)

0,07 0,19 0,32

7,45 20,90 37,45

7,48 20,99 37,61

7,56 21,20 38,00

- - 38,08

Valores

- - 38,26

Média (MPa)

7,50 21,03 37,88

Traço C

Desvio Padrão (MPa)

0,06 0,16 0,34

6,51 18,25 32,70

6,58 18,46 33,09

6,49 18,20 32,61

- - 32,95

Valores

- - 33,24

Média (MPa)

6,53 18,30 32,92

Traço D

Desvio Padrão (MPa)

0,05 0,14 0,26

143

Tabela 4.30 – Resistências à compressão do concreto bombeado de 10 MPa

Resistência à Compressão (MPa) Concreto Bombeado

10 MPa

3 dias 7 dias 28 dias

2,25 6,30 11,29

2,23 6,25 11,21

2,16 6,06 10,86

- - 11,10

Valores

- - 10,94

Média (MPa)

2,21 6,20 11,08

Traço A

Desvio Padrão (MPa)

0,05 0,13 0,18

2,42 6,78 12,14

2,37 6,66 11,93

2,38 6,68 11,97

- - 12,17

Valores

- - 12,10

Média (MPa)

2,39 6,70 12,06

Traço B

Desvio Padrão (MPa)

0,02 0,06 0,11

2,58 7,23 12,96

2,59 7,26 13,01

2,62 7,33 13,14

- - 13,16

Valores

- - 13,24

Média (MPa)

2,59 7,27 13,10

Traço C

Desvio Padrão (MPa)

0,02 0,05 0,11

2,25 6,31 11,31

2,28 6,39 11,44

2,24 6,29 11,28

- - 11,39

Valores

- - 11,49

Média (MPa)

2,26 6,33 11,38

Traço D

Desvio Padrão (MPa)

0,02 0,05 0,09

144

Tabela 4.31 – Resistências à compressão do concreto bombeado de 15 MPa

Resistência à Compressão (MPa) Concreto Bombeado

15 MPa

3 dias 7 dias 28 dias

3,23 9,05 16,22

3,20 8,99 16,10

3,10 8,70 15,60

- - 15,95

Valores

- - 15,72

Média (MPa)

3,18 8,91 15,92

Traço A

Desvio Padrão (MPa)

0,07 0,18 0,26

3,47 9,74 17,45

3,41 9,56 17,14

3,42 9,60 17,20

- - 17,49

Valores

- - 17,39

Média (MPa)

3,44 9,63 17,33

Traço B

Desvio Padrão (MPa)

0,03 0,09 0,16

3,71 10,39 18,62

3,72 10,43 18,69

3,76 10,54 18,88

- - 18,91

Valores

- - 19,02

Média (MPa)

3,73 10,45 18,83

Traço C

Desvio Padrão (MPa)

0,03 0,08 0,17

3,23 9,07 16,25

3,27 9,18 16,44

3,22 9,04 16,21

- - 16,37

Valores

- - 16,52

Média (MPa)

3,24 9,10 16,36

Traço D

Desvio Padrão (MPa)

0,03 0,07 0,13

145

Tabela 4.32 – Resistências à compressão do concreto bombeado de 18 MPa

Resistência à Compressão (MPa) Concreto Bombeado

18 MPa

3 dias 7 dias 28 dias

3,94 11,04 19,79

3,91 10,96 19,64

3,79 10,62 19,03

- - 19,46

Valores

- - 19,18

Média (MPa)

3,88 10,87 19,42

Traço A

Desvio Padrão (MPa)

0,08 0,22 0,31

4,24 11,88 21,29

4,16 11,67 20,91

4,18 11,71 20,98

- - 21,34

Valores

- - 21,22

Média (MPa)

4,19 11,75 21,15

Traço B

Desvio Padrão (MPa)

0,04 0,11 0,19

4,52 12,68 22,72

4,54 12,72 22,80

4,58 12,85 23,03

- - 23,07

Valores

- - 23,20

Média (MPa)

4,55 12,75 22,97

Traço C

Desvio Padrão (MPa)

0,03 0,09 0,20

3,95 11,06 19,83

3,99 11,19 20,06

3,94 11,04 19,78

- - 19,97

Valores

- - 20,15

Média (MPa)

3,96 11,10 19,96

Traço D

Desvio Padrão (MPa)

0,03 0,08 0,16

146

Tabela 4.33 – Resistências à compressão do concreto bombeado de 20 MPa

Resistência à Compressão (MPa) Concreto Bombeado

20 MPa

3 dias 7 dias 28 dias

4,37 12,26 21,97

4,34 12,16 21,80

4,20 11,79 21,12

- - 21,60

Valores

- - 21,29

Média (MPa)

4,30 12,07 21,56

Traço A

Desvio Padrão (MPa)

0,09 0,25 0,35

4,70 13,19 23,63

4,62 12,95 23,21

4,63 12,99 23,29

- - 23,69

Valores

- - 23,55

Média (MPa)

4,65 13,04 23,47

Traço B

Desvio Padrão (MPa)

0,04 0,13 0,21

5,02 14,07 25,22

5,04 14,12 25,31

5,09 14,26 25,56

- - 25,61

Valores

- - 25,75

Média (MPa)

5,05 14,15 25,49

Traço C

Desvio Padrão (MPa)

0,04 0,10 0,22

4,38 12,28 22,01

4,43 12,42 22,27

4,37 12,25 21,96

- - 22,17

Valores

- - 22,37

Média (MPa)

4,39 12,32 22,15

Traço D

Desvio Padrão (MPa)

0,03 0,09 0,17

147

Tabela 4.34 – Resistências à compressão do concreto bombeado de 25 MPa

Resistência à Compressão (MPa) Concreto Bombeado

25 MPa

3 dias 7 dias 28 dias

5,33 14,96 26,80

5,29 14,84 26,60

5,13 14,38 25,77

- - 26,35

Valores

- - 25,97

Média (MPa)

5,25 14,72 26,30

Traço A

Desvio Padrão (MPa)

0,11 0,31 0,43

5,74 16,09 28,83

5,63 15,80 28,32

5,65 15,85 28,41

- - 28,90

Valores

- - 28,73

Média (MPa)

5,68 15,91 28,64

Traço B

Desvio Padrão (MPa)

0,05 0,15 0,26

6,12 17,17 30,77

6,14 17,23 30,88

6,21 17,40 31,18

- - 31,24

Valores

- - 31,42

Média (MPa)

6,16 17,27 31,10

Traço C

Desvio Padrão (MPa)

0,04 0,12 0,27

5,34 14,98 26,85

5,41 15,16 27,17

5,33 14,95 26,79

- - 27,05

Valores

- - 27,29

Média (MPa)

5,36 15,03 27,03

Traço D

Desvio Padrão (MPa)

0,04 0,11 0,21

148

Tabela 4.35 – Resistências à compressão do concreto bombeado de 30 MPa

Resistência à Compressão (MPa) Concreto Bombeado

30 MPa

3 dias 7 dias 28 dias

6,51 18,24 32,70

6,46 18,11 32,45

6,26 17,54 31,44

- - 32,15

Valores

- - 31,68

Média (MPa)

6,41 17,97 32,08

Traço A

Desvio Padrão (MPa)

0,13 0,37 0,52

7,00 19,63 35,17

6,88 19,28 34,55

6,90 19,34 34,66

- - 35,26

Valores

- - 35,05

Média (MPa)

6,92 19,42 34,94

Traço B

Desvio Padrão (MPa)

0,07 0,19 0,32

7,47 20,95 37,54

7,50 21,02 37,67

7,57 21,23 38,04

- - 38,11

Valores

- - 38,33

Média (MPa)

7,51 21,06 37,94

Traço C

Desvio Padrão (MPa)

0,05 0,14 0,33

6,52 18,28 32,76

6,60 18,50 33,15

6,50 18,24 32,68

- - 33,00

Média (MPa)

- - 33,29

Média (MPa)

6,54 18,34 32,98

Traço D

Desvio Padrão (MPa)

0,05 0,14 0,26

149

Resistências à compressão do concreto

convencional de 10 MPa X Idade

3728

Idade (dias)

Resistência (MPa)

Traço A

Traço B

Traço C

Traço D

Gráfico 4.1 – Curvas das resistências médias à compressão do concreto

convencional de 10 MPa x Idade

Resistências à compressão do concreto

convencional de 15 MPa X Idade

3728

Idade (dias)

Resistência (MPa)

Traço A

Traço B

Traço C

Traço D

Gráfico 4.2 – Curvas das resistências médias à compressão do concreto

convencional de 15 MPa x Idade

150

Resistências à compressão do concreto

convencional de 18 MPa X Idade

3728

Idade (dias)

Resistência (MPa)

Traço A

Traço B

Traço C

Traço D

Gráfico 4.3 – Curvas das resistências médias à compressão do concreto

convencional de 18 MPa x Idade

Resistências à compressão do concreto

convencional de 20 MPa X Idade

3728

Idade (dias)

Resistência (MPa)

Traço A

Traço B

Traço C

Traço D

Gráfico 4.4 – Curvas das resistências médias à compressão do concreto

convencional de 20 MPa x Idade

151

Resistências à compressão do concreto

convencional de 25 MPa X Idade

3728

Idade (dias)

Resistência (MPa)

Traço A

Traço B

Traço C

Traço D

Gráfico 4.5 – Curvas das resistências médias à compressão do concreto

convencional de 25 MPa x Idade

Resistências à compressão do concreto

convencional de 30 MPa X Idade

3728

Idade (dias)

Resistência (MPa)

Traço A

Traço B

Traço C

Traço D

Gráfico 4.6 – Curvas das resistências médias à compressão do concreto

convencional de 30 MPa x Idade

152

Resistências à compressão do concreto

bombeado de 10 MPa X Idade

3728

Idade (dias)

Resistência (MPa)

Traço A

Traço B

Traço C

Traço D

Gráfico 4.7 – Curvas das resistências médias à compressão do concreto

bombeado de 10 MPa x Idade

Resistências à compressão do concreto

bombeado de 15 MPa X Idade

3728

Idade (dias)

Resistência (MPa)

Traço A

Traço B

Traço C

Traço D

Gráfico 4.8 – Curvas das resistências médias à compressão do concreto

bombeado de 15 MPa x Idade

153

Resistências à compressão do concreto

bombeado de 18 MPa X Idade

3728

Idade (dias)

Resistência (MPa)

Traço A

Traço B

Traço C

Traço D

Gráfico 4.9 – Curvas das resistências médias à compressão do concreto

bombeado de 18 MPa x Idade

Resistências à compressão do concreto

bombeado de 20 MPa X Idade

3728

Idade (dias)

Resistência (MPa)

Traço A

Traço B

Traço C

Traço D

Gráfico 4.10 – Curvas das resistências médias à compressão do concreto

bombeado de 20 MPa x Idade

154

Resistências à compressão do concreto

bombeado de 25 MPa X Idade

3728

Idade (dias)

Resistência (MPa)

Traço A

Traço B

Traço C

Traço D

Gráfico 4.11 – Curvas das resistências médias à compressão do concreto

bombeado de 25 MPa x Idade

Resistências à compressão do concreto

bombeado de 30 MPa X Idade

3728

Idade (dias)

Resistência (MPa)

Traço A

Traço B

Traço C

Traço D

Gráfico 4.12 – Curvas das resistências médias à compressão do concreto

bombeado de 30 MPa x Idade

155

A partir dos gráficos 4.1 até 4.12, invariavelmente pode-se observar que os traços

referenciados como “C” apresentaram resistências à compressão superior aos

demais (A, B e D), motivado pela redução de água de amassamento da mistura.

Vale a pena ressaltar que para efeito de análise foi adotado no presente estudo

como valor padrão de referência os resultados obtidos para o traço referenciado

como “A”. Outro fato importante a ser destacado foi o baixo e reduzido valor do

desvio padrão obtido em todas as análises realizadas, fato que indicia que a

técnica operatória adotada para produção, moldagem, cura e rompimento dos

corpos de prova foi muito bem executada e controlada.

Pode-se observar que o uso da água magnetizada nas condições de controle

expostas nesta pesquisa proporciona uma acentuada melhoria na resistência à

compressão dos concretos produzidos, com incrementos médios da ordem de 9 a

18 %, bem como um maior grau de hidratação em relação ao mesmo concreto

confeccionado com água de torneira. Por outro lado, segundo LAZARENKO

(1985), o concreto confeccionado com água magnética proporciona maior

trabalhabilidade e um incremento de resistência da ordem de 20 a 22% quando

comparado ao concreto confeccionado com água de torneira. Portanto, os

resultados apresentados por estes autores são similares aos resultados obtidos

neste trabalho.

As resistências à tração, avaliadas por compressão diametral, dos concretos

confeccionados nesta pesquisa foram determinadas de acordo com as

recomendações contidas na NBR 7222 - Argamassa e concreto – Determinação

da resistência à tração por compressão diametral de corpos-de-prova cilíndricos

(ABNT, 1994), na idade de 28 dias. Para isto, foram rompidos 3 corpos de prova

cilíndricos de dimensões 15 cm de diâmetro por 30 cm de altura para cada tipo de

concreto específico. A realização destes ensaios também foi realizada na prensa

de compressão universal de 200 tf e sensibilidade de 100 kg, fabricação EMIC.

156

Logo, os resultados dos ensaios de tração por compressão são apresentados nas

Tabelas 4.36 a 4.47 que se seguem:

Tabela 4.36 – Resistências à tração por compressão diametral do concreto

convencional de 10 MPa

Resistência à Tração (MPa) Concreto Convencional

10 MPa

28 dias Média Desvio Padrão

1,12

1,09

Traço A

Valores

1,04

1,08 0,04

1,23

1,19

Traço B

Valores

1,15

1,19 0,04

1,35

1,29

Traço C

Valores

1,26

1,30 0,05

1,16

1,12

Traço D

Valores

1,09

1,12 0,03

157

Tabela 4.37 – Resistências à tração por compressão diametral do concreto

convencional de 15 MPa

Resistência à Tração (MPa) Concreto Convencional

15 MPa

28 dias Média Desvio Padrão

1,62

1,58

Traço A

Valores

1,51

1,57 0,06

1,79

1,73

Traço B

Valores

1,67

1,73 0,06

1,96

1,87

Traço C

Valores

1,83

1,89 0,07

1,68

1,62

Traço D

Valores

1,59

1,63 0,05

Tabela 4.38 – Resistências à tração por compressão diametral do concreto

convencional de 18 MPa

Resistência à Tração (MPa) Concreto Convencional

18 MPa

28 dias Média Desvio Padrão

1,91

1,86

Traço A

Valores

1,78

1,85 0,07

2,11

2,04

Traço B

Valores

1,97

2,04 0,07

2,31

2,21

Traço C

Valores

2,15

2,23 0,08

1,99

1,91

Traço D

Valores

1,87

1,92 0,06

158

Tabela 4.39 – Resistências à tração por compressão diametral do concreto

convencional de 20 MPa

Resistência à Tração (MPa) Concreto Convencional

20 MPa

28 dias Média Desvio Padrão

2,26

2,20

Traço A

Valores

2,10

2,18 0,08

2,49

2,41

Traço B

Valores

2,33

2,41 0,08

2,73

2,61

Traço C

Valores

2,54

2,63 0,10

2,34

2,26

Traço D

Valores

2,21

2,27 0,07

Tabela 4.40 – Resistências à tração por compressão diametral do concreto

convencional de 25 MPa

Resistência à Tração (MPa) Concreto Convencional

25 MPa

28 dias Média Desvio Padrão

2,66

2,59

Traço A

Valores

2,48

2,58 0,09

2,93

2,85

Traço B

Valores

2,74

2,84 0,10

3,22

3,08

Traço C

Valores

3,00

3,10 0,11

2,77

2,66

Traço D

Valores

2,61

2,68 0,08

159

Tabela 4.41 – Resistências à tração por compressão diametral do concreto

convencional de 30 MPa

Resistência à Tração (MPa) Concreto Convencional

30 MPa

28 dias Média Desvio Padrão

3,33

3,24

Traço A

Valores

3,10

3,22 0,11

3,67

3,56

Traço B

Valores

3,43

3,55 0,12

4,03

3,85

Traço C

Valores

3,75

3,87 0,14

3,46

3,33

Traço D

Valores

3,26

3,35 0,10

Tabela 4.42 – Resistências à tração por compressão diametral do concreto

bombeado de 10 MPa

Resistência à Tração (MPa) Concreto Bombeado

10 MPa

28 dias Média Desvio Padrão

1,15

1,12

Traço A

Valores

1,07

1,11 0,04

1,27

1,23

Traço B

Valores

1,19

1,23 0,04

1,39

1,33

Traço C

Valores

1,30

1,34 0,05

1,20

1,15

Traço D

Valores

1,13

1,16 0,04

160

Tabela 4.43 – Resistências à tração por compressão diametral do concreto

bombeado de 15 MPa

Resistência à Tração (MPa) Concreto Bombeado

15 MPa

28 dias Média Desvio Padrão

1,65

1,61

Traço A

Valores

1,54

1,60 0,06

1,82

1,77

Traço B

Valores

1,70

1,76 0,06

2,00

1,91

Traço C

Valores

1,86

1,93 0,07

1,72

1,65

Traço D

Valores

1,62

1,66 0,05

Tabela 4.44 – Resistências à tração por compressão diametral do concreto

bombeado de 18 MPa

Resistência à Tração (MPa) Concreto Bombeado

18 MPa

28 dias Média Desvio Padrão

2,02

1,97

Traço A

Valores

1,88

1,95 0,07

2,22

2,16

Traço B

Valores

2,08

2,15 0,07

2,44

2,33

Traço C

Valores

2,27

2,35 0,09

2,10

2,02

Traço D

Valores

1,97

2,03 0,06

161

Tabela 4.45 – Resistências à tração por compressão diametral do concreto

bombeado de 20 MPa

Resistência à Tração (MPa) Concreto Bombeado

20 MPa

28 dias Média Desvio Padrão

2,24

2,18

Traço A

Valores

2,09

2,17 0,08

2,47

2,39

Traço B

Valores

2,31

2,39 0,08

2,71

2,59

Traço C

Valores

2,52

2,61 0,09

2,33

2,24

Traço D

Valores

2,19

2,25 0,07

Tabela 4.46 – Resistências à tração por compressão diametral do concreto

bombeado de 25 MPa

Resistência à Tração (MPa) Concreto Bombeado

25 MPa

28 dias Média Desvio Padrão

2,73

2,66

Traço A

Valores

2,55

2,65 0,09

3,01

2,92

Traço B

Valores

2,82

2,92 0,10

3,31

3,16

Traço C

Valores

3,08

3,18 0,12

2,85

2,74

Traço D

Valores

2,63

2,74 0,11

162

Tabela 4.47 – Resistências à tração por compressão diametral do concreto

bombeado de 30 MPa

Resistência à Tração (MPa) Concreto Bombeado

30 MPa

28 dias Média Desvio Padrão

3,33

3,25

Traço A

Valores

3,10

3,23 0,11

3,67

3,56

Traço B

Valores

3,43

3,56 0,12

4,03

3,85

Traço C

Valores

3,76

3,88 0,14

3,46

3,33

Traço D

Valores

3,26

3,35 0,10

No que tange aos ensaios de tração, foi observado o mesmo comportamento em

relação aos testes de compressão, ou seja, as composições referenciadas como

Traços “C” conduziram a maiores valores se comparadas com as demais (A, B e

D), fato motivado pela redução da quantidade de água de amassamento nesta

mistura.

O uso da água magnetizada induziu a um aumento da resistência à tração em

torno de 20% se comparado com os concretos produzidos com a tradicional água

de torneira.

O módulo de elasticidade dinâmico dos concretos ensaiados neste trabalho foi

obtido através do ensaio de ultra-sonografia com o uso do aparelho V-Meter MK II

fabricado pela JAMES INSTRUMENTS INC.. Esse ensaio foi realizado nos 740

corpos de prova de concreto confeccionados e o módulo de elasticidade dinâmico

foi determinado na idade de 28 dias. O teste de ultra-som realizado adotou o

163

sistema de transmissão direta (transdutores acoplados nas faces planas dos

corpos de prova), e foram distanciados de 200 mm para os corpos de prova (10

cm x 20 cm) e de 300 mm para os corpos de prova (15 cm x 30 cm). A norma

ASTM C 597 recomenda a utilização da Equação 4.2 para a avaliação do módulo

de elasticidade dinâmico dos concretos, em função da velocidade de propagação

da onda registrada:

KV .

= (4.2)

sendo:

E = módulo de elasticidade dinâmico (MPa);

= densidade do concreto (kg/m

);

V = velocidade do pulso ultra-sônico (km/s);

= constante (tal valor não é explicitamente definido na norma, recomenda-se,

no entanto, que ela deve ser obtida, em laboratório, utilizando-se corpos-de-prova

de materiais, composições e propriedades mecânicas conhecidas).

Por outro lado, a norma BS 1881:Part 203 determina a relaçao entre o módulo de

elasticidade dinâmico e a velocidade do pulso utlra-sônico, em um meio isotrópico

e elástico de infinitas dimensões através da Equação 4.3:

(

)

(

)

()

−

211

(4.3)

Onde:

E = módulo de elasticidade dinâmico (MPa);

= densidade do concreto (kg/m

);

= velocidade do pulso ultra-sônico (km/s);

= coeficiente de Poisson (aproximadamente 0,21).

164

Diante das equações anteriores, das velocidades do pulso ultra-sônico,

determinadas através do equipamento de ultra-sonografia mencionado

anteriormente, dos valores das densidades dos corpos de prova de concretos

fabricados nesta pesquisa, obtidos pela divisão de sua massa pelo seu volume,

que variaram de 2320 kg/m

a 2440 kg/m

, foi possível determinar os módulos de

elasticidade dinâmico dos concretos confeccionados através da Equação 4.3. Os

resultados para os módulos de elasticidade dinâmico podem ser observados nas

Tabelas 4.48 a 4.59.

De uma forma geral, os resultados dos módulos de elasticidade dinâmicos

(tabelas 4.48 a 4.59) não apresentaram variações muito acentuadas, sempre

conduziram a resultados compatíveis com a tipologia do concreto estudado e

pesquisado. Em resumo, o uso da água magnetizada não induz a ganhos ou

perdas consideráveis no módulo de elasticidade quando comparado com o

resultado obtido para a mistura padrão de referência (no caso o traço A), bem

como estão dentro dos valores especificados, referenciados e/ou estimados pela

literatura técnica especializada (MEHTA, 1994; COUTINHO, 1988).

Entretanto, no presente trabalho não foi determinado o módulo de elasticidade

estático, mas sim o dinâmico. Fatores de correlação entre módulos estáticos e

dinâmicos são referenciados na literatura técnica específica (PUNDIT, 1998), e

dão conta que para um módulo de elasticidade estático de 22 GPa o módulo

dinâmico correspondente está próximo de 32 GPa. A partir desta situação é

possível verificar que todos os valores de módulos de elasticidade dinâmico,

obtidos na idade de 28 dias e apresentados nas Tabelas 4.48 a 4.59, condizem

com as expectativas de módulo de elasticidade para as devidas resistências

características dos concretos (f

), referenciado pela NBR 6118:2003, tornando-os

desta forma aptos a serem utilizados na indústria da construção civil.

165

Tabela 4.48 – Módulo de Elasticidade Dinâmico do concreto

convencional de 10 MPa

Módulo de Elasticidade Dinâmico (GPa) Concreto Convencional

10 MPa

Valores Obtidos Média

Desvio

Padrão

28 dias

9,96 10,12 9,88

9,85 9,96 10,15 9,99 0,11

Traço A

9,87 10,02 10,08

28 dias

10,85 11,02 10,76

10,73 10,85 11,05 10,88 0,12

Traço B

10,75 10,91 10,98

28 dias

11,78 11,97 11,69

11,65 11,78 12,01 11,82 0,13

Traço C

11,68 11,85 11,92

28 dias

10,24 10,40 10,15

10,12 10,24 10,43 10,26 0,11

Traço D

10,14 10,30 10,36

Tabela 4.49 – Módulo de Elasticidade Dinâmico do concreto

convencional de 15 MPa

Módulo de Elasticidade Dinâmico (GPa) Concreto Convencional

15 MPa

Valores Obtidos Média

Desvio

Padrão

28 dias

13,58 14,04 13,81

13,88 13,95 14,02 13,78 0,33

Traço A

12,98 13,79 13,94

28 dias

14,79 15,29 15,04

15,12 15,19 15,27 15,00 0,36

Traço B

14,14 15,02 15,18

28 dias

16,07 16,61 16,34

16,42 16,50 16,59 16,30 0,39

Traço C

15,36 16,31 16,49

28 dias

13,96 14,43 14,19

14,26 14,34 14,41 14,16 0,34

Traço D

13,34 14,17 14,33

166

Tabela 4.50 – Módulo de elasticidade dinâmico do concreto

convencional de 18 MPa

Módulo de Elasticidade Dinâmico (GPa) Concreto Convencional

18 MPa

Valores Obtidos Média

Desvio

Padrão

28 dias

18,24 17,96 18,06

17,92 18,55 18,62 18,23 0,24

Traço A

18,12 18,29 18,33

28 dias

19,86 19,56 19,67

19,51 20,20 20,28 19,85 0,27

Traço B

19,73 19,92 19,96

28 dias

21,58 21,25 21,36

21,20 21,94 22,03 21,57 0,29

Traço C

21,44 21,64 21,68

28 dias

18,75 18,46 18,56

18,42 19,06 19,14 18,74 0,25

Traço D

18,62 18,80 18,84

Tabela 4.51 – Módulo de elasticidade dinâmico do concreto

convencional de 20 MPa

Módulo de Elasticidade Dinâmico (GPa) Concreto Convencional

20 MPa

Valores Obtidos Média

Desvio

Padrão

28 dias

22,31 22,11 22,24

22,12 22,09 22,42 22,22 0,11

Traço A

22,22 22,13 22,31

28 dias

24,30 24,08 24,22

24,09 24,06 24,42 24,19 0,12

Traço B

24,20 24,10 24,30

28 dias

26,39 26,16 26,31

26,17 26,13 26,52 26,28 0,13

Traço C

26,29 26,18 26,39

28 dias

22,93 22,72 22,86

22,73 22,70 23,04 22,83 0,12

Traço D

22,84 22,74 22,93

167

Tabela 4.52 – Módulo de elasticidade dinâmico do concreto

convencional de 25 MPa

Módulo de Elasticidade Dinâmico (GPa) Concreto Convencional

25 MPa

Valores Obtidos Média

Desvio

Padrão

28 dias

26,88 27,34 26,93

27,37 27,26 27,20 27,16 0,20

Traço A

27,19 26,92 27,33

28 dias

29,27 29,77 29,33

29,81 29,69 29,62 29,57 0,21

Traço B

29,61 29,32 29,76

28 dias

31,80 32,34 31,86

32,38 32,25 32,18 32,13 0,23

Traço C

32,17 31,85 32,33

28 dias

27,62 28,10 27,68

28,13 28,02 27,95 27,91 0,20

Traço D

27,94 27,67 28,09

Tabela 4.53 – Módulo de elasticidade dinâmico do concreto

convencional de 30 MPa

Módulo de Elasticidade Dinâmico (GPa) Concreto Convencional

30 MPa

Valores Obtidos Média

Desvio

Padrão

28 dias

32,99 33,42 32,75

33,51 33,28 33,65 33,31 0,31

Traço A

33,33 33,71 33,11

28 dias

35,93 36,39 35,66

36,49 36,24 36,64 36,27 0,34

Traço B

36,30 36,71 36,06

28 dias

39,03 39,54 38,74

39,64 39,37 39,81 39,40 0,37

Traço C

39,43 39,88 39,17

28 dias

33,90 34,35 33,66

34,44 34,20 34,58 34,23 0,32

Traço D

34,25 34,64 34,03

168

Tabela 4.54 – Módulo de elasticidade dinâmico do concreto

bombeado de 10 MPa

Módulo de Elasticidade Dinâmico (GPa) Concreto Bombeado

10 MPa

Valores Obtidos Média

Desvio

Padrão

28 dias

10,26 10,42 10,18

10,15 10,26 10,45 10,29 0,11

Traço A

10,17 10,32 10,38

28 dias

11,18 11,35 11,08

11,05 11,18 11,38 11,20 0,12

Traço B

11,07 11,24 11,31

28 dias

12,13 12,33 12,04

12,00 12,13 12,37 12,17 0,14

Traço C

12,03 12,21 12,28

28 dias

10,55 10,71 10,45

10,42 10,55 10,74 10,57 0,12

Traço D

10,44 10,61 10,67

Tabela 4.55 – Módulo de elasticidade dinâmico do concreto

bombeado de 15 MPa

Módulo de Elasticidade Dinâmico (GPa) Concreto Bombeado

15 MPa

Valores Obtidos Média

Desvio

Padrão

28 dias

13,99 14,46 14,22

14,30 14,37 14,44 14,19 0,34

Traço A

13,37 14,20 14,36

28 dias

15,23 15,75 15,49

15,57 15,65 15,73 15,45 0,37

Traço B

14,56 15,47 15,64

28 dias

16,55 17,11 16,83

16,91 17,00 17,09 16,79 0,40

Traço C

15,82 16,80 16,98

28 dias

14,38 14,86 14,62

14,69 14,77 14,84 14,58 0,35

Traço D

13,74 14,60 14,76

169

Tabela 4.56 – Módulo de elasticidade dinâmico do concreto

bombeado de 18 MPa

Módulo de Elasticidade Dinâmico (GPa) Concreto Bombeado

18 MPa

Valores Obtidos Média

Desvio

Padrão

28 dias

18,79 18,50 18,60

18,46 19,11 19,18 18,78 0,25

Traço A

18,66 18,84 18,88

28 dias

20,46 20,15 20,26

20,10 20,81 20,89 20,45 0,28

Traço B

20,32 20,52 20,56

28 dias

22,23 21,89 22,00

21,84 22,60 22,69 22,22 0,30

Traço C

22,08 22,29 22,33

28 dias

19,31 19,01 19,12

18,97 19,63 19,71 19,30 0,26

Traço D

19,18 19,36 19,41

Tabela 4.57 – Módulo de elasticidade dinâmico do concreto

bombeado de 20 MPa

Módulo de Elasticidade Dinâmico (GPa) Concreto Bombeado

20 MPa

Valores Obtidos Média

Desvio

Padrão

28 dias

22,98 22,77 22,91

22,78 22,75 23,09 22,88 0,12

Traço A

22,89 22,79 22,98

28 dias

25,03 24,80 24,95

24,81 24,78 25,15 24,92 0,13

Traço B

24,93 24,82 25,03

28 dias

27,18 26,94 27,10

26,96 26,91 27,32 27,07 0,14

Traço C

27,08 26,97 27,18

28 dias

23,62 23,40 23,55

23,41 23,38 23,73 23,52 0,12

Traço D

23,53 23,42 23,62

170

Tabela 4.58 – Módulo de elasticidade dinâmico do concreto

bombeado de 25 MPa

Módulo de Elasticidade Dinâmico (GPa) Concreto Bombeado

25 MPa

Valores Obtidos Média

Desvio

Padrão

28 dias

27,69 28,16 27,74

28,19 28,08 28,02 27,97 0,20

Traço A

28,01 27,73 28,15

28 dias

30,15 30,66 30,21

30,70 30,58 30,51 30,46 0,22

Traço B

30,50 30,20 30,65

28 dias

32,75 33,31 32,82

33,35 33,22 33,15 33,09 0,24

Traço C

33,14 32,81 33,30

28 dias

28,45 28,94 28,51

28,97 28,86 28,79 28,75 0,21

Traço D

28,78 28,50 28,93

Tabela 4.59 – Módulo de elasticidade dinâmico do concreto

bombeado de 30 MPa

Módulo de Elasticidade Dinâmico (GPa) Concreto Bombeado

30 MPa

Valores Obtidos Média

Desvio

Padrão

28 dias

33,98 34,42 33,73

34,52 34,28 34,66 34,30 0,32

Traço A

34,33 34,72 34,10

28 dias

37,01 37,48 36,73

37,58 37,33 37,74 37,36 0,35

Traço B

37,39 37,81 37,14

28 dias

40,20 40,73 39,90

40,83 40,55 41,00 40,58 0,38

Traço C

40,61 41,08 40,35

28 dias

34,92 35,38 34,67

35,47 35,23 35,62 35,25 0,33

Traço D

35,28 35,68 35,05

171

A determinação dos valores de absorção de água, por imersão, foi realizada em

conformidade como a NBR 9778 - Argamassa e concreto endurecidos –

Determinação da absorção de água por imersão – Índice de vazios e massa

específica (ABNT, 1987) para os concretos específicos de cada resistência

característica na idade de 27 dias. Para isto utilizaram-se 8 corpos de prova

cilíndricos, para cada tipo de concreto, sendo 3 corpos de prova de dimensões 10

cm de diâmetro e 20 cm de altura e 5 corpos de prova de dimensões 15 cm de

diâmetro e 30 cm de altura. Deste modo, os valores de absorção de água por

imersão são apresentados nas Tabelas 4.60 a 4.71.

Tabela 4.60 – Absorção de água por imersão do concreto convencional de 10 MPa

Concreto Convencional 10 MPa Absorção de Água (%)*

Traço A 9,9

Traço B 9,3

Traço C 8,6

Traço D 8,9

* Valor médio a partir de 8 CPs ensaiados

Tabela 4.61 – Absorção de água por imersão do concreto convencional de 15 MPa

Concreto Convencional 15 MPa Absorção de Água (%)

Traço A 8,4

Traço B 7,9

Traço C 6,3

Traço D 7,7

* Valor médio a partir de 8 CPs ensaiados

Tabela 4.62 – Absorção de água por imersão do concreto convencional de 18 MPa

Concreto Convencional 18 MPa Absorção de Água (%)

Traço A 6,7

Traço B 6,3

Traço C 5,3

Traço D 6,1

* Valor médio a partir de 8 CPs ensaiados

172

Tabela 4.63 – Absorção de água por imersão do concreto convencional de 20 MPa

Concreto Convencional 20

Mpa

Absorção de Água (%)

Traço A 5,7

Traço B 5,4

Traço C 5,3

Traço D 5,2

* Valor médio a partir de 8 CPs ensaiados

Tabela 4.64 – Absorção de água por imersão do concreto convencional de 25 MPa

Concreto Convencional 25 MPa Absorção de Água (%)

Traço A

5,2

Traço B

4,8

Traço C

3,9

Traço D

4,6

* Valor médio a partir de 8 CPs ensaiados

Tabela 4.65 – Absorção de água por imersão do concreto convencional de 30 MPa

Concreto Convencional 30 MPa Absorção de Água (%)

Traço A

4,1

Traço B

3,9

Traço C

3,2

Traço D

3,7

* Valor médio a partir de 8 CPs ensaiados

Tabela 4.66 – Absorção de água por imersão do concreto bombeado de 10 MPa

Concreto Bombeado 10 MPa Absorção de Água (%)

Traço A

9,5

Traço B

8,9

Traço C

8,2

Traço D

8,6

* Valor médio a partir de 8 CPs ensaiados

173

Tabela 4.67 – Absorção de água por imersão do concreto bombeado de 15 MPa

Concreto Bombeado 15 MPa Absorção de Água (%)

Traço A

8,0

Traço B

7,6

Traço C

6,0

Traço D

7,3

* Valor médio a partir de 8 CPs ensaiados

Tabela 4.68 – Absorção de água por imersão do concreto bombeado de 18 MPa

Concreto Bombeado 18 MPa Absorção de Água (%)

Traço A

6,4

Traço B

6,0

Traço C

5,1

Traço D

5,8

* Valor médio a partir de 8 CPs ensaiados

Tabela 4.69 – Absorção de água por imersão do concreto bombeado de 20 MPa

Concreto Bombeado 20 MPa Absorção de Água (%)

Traço A

5,4

Traço B

5,1

Traço C

5,0

Traço D

4,9

* Valor médio a partir de 8 CPs ensaiados

Tabela 4.70 – Absorção de água por imersão do concreto bombeado de 25 MPa

Concreto Bombeado 25 MPa Absorção de Água (%)

Traço A

4,9

Traço B

4,4

Traço C

3,7

Traço D

4,5

* Valor médio a partir de 8 CPs ensaiados

174

Tabela 4.71 – Absorção de água por imersão do concreto bombeado de 30 MPa

Concreto Bombeado 30 MPa Absorção de Água (%)

Traço A

3,9

Traço B

3,7

Traço C

3,0

Traço D

3,5

• Valor médio a partir de 8 CPs ensaiados

Em relação aos resultados obtidos no ensaio de absorção de água por imersão

não foram observadas diferenças ou discrepâncias significativas quando da

utilização da água magnetizada e comparada com os resultados apresentados

pelo concreto padrão de referência (traço A) e pelas experiências dos autores,

fatos que sugestiona que o uso da água imantada não influencia a capacidade de

absorção dos concretos.

4.3.4 – Análise e Discussão Geral

A seguir são apresentadas tabelas onde se podem visualizar, de uma maneira

única, as variações percentuais das resistências auferidas nos diversos traços e

composições, adotando-se como padrão comparativo e de referência o Traço A.

A Tabela 4.72 evidencia o aumento do percentual da resistência em relação ao

Traço A (traço de referência) nas Idades de 3, 7 e 28 dias para os concretos

convencionais. Já a Tabela 4.73 mostra o aumento do percentual da resistência

em relação ao Traço A (traço de referência) nas Idades de 3, 7 e 28 dias para os

concretos bombeados e por fim a Tabela 4.74 apresenta a economia média (%) da

quantidade de cimento utilizada no Traço D em relação ao Traço A (traço de

referência) nas Idades de 3, 7 e 28 dias para os concretos convencionais.

175

Tabela 4.72 – Aumento do percentual da resistência em relação ao Traço A (traço

de referência) nas Idades de 3, 7 e 28 dias para os concretos convencionais

Aumento da Resistência à Compressão em Relação ao Traço A (%)

Concreto Convencional

3 dias

7 dias

28 dias

Traço B

8,04 4,48 8,93

Traço C

21,11 8,42 18,33

10 MPa

Traço D

3,02 5,56 2,79

Traço B

8,36 8,13 8,85

Traço C

17,36 17,30 18,21

15 MPa

Traço D

2,25 2,06 2,76

Traço B

8,17 8,16 8,91

Traço C

17,44 17,28 18,26

18 MPa

Traço D

2,18 2,14 2,77

Traço B

8,06 8,06 8,94

Traço C

17,05 17,27 18,29

20 MPa

Traço D

2,07 2,06 2,81

Traço B

8,01 8,08 8,94

Traço C

17,19 17,21 18,27

25 MPa

Traço D

1,95 2,02 2,77

Traço B

7,97 8,03 8,93

Traço C

17,19 17,22 18,26

30 MPa

Traço D

2,03 2,01 2,78

176

Tabela 4.73 – Aumento do percentual da resistência em relação ao Traço A (traço

de referência) nas Idades de 3, 7 e 28 dias para os concretos bombeados

Aumento da Resistência à Compressão em Relação ao Traço A (%)

Concreto Bombeado

3 dias

7 dias

28 dias

Traço B

8,14 8,06 8,84

Traço C

17,19 17,26 18,23

10 MPa

Traço D

2,26 2,10 2,71

Traço B

8,18 8,08 8,86

Traço C

17,30 17,28 18,28

15 MPa

Traço D

1,89 2,13 2,76

Traço B

7,99 8,10 8,91

Traço C

17,27 17,30 18,28

18 MPa

Traço D

2,06 2,12 2,78

Traço B

8,14 8,04 8,86

Traço C

17,44 17,23 18,23

20 MPa

Traço D

2,09 2,07 2,74

Traço B

8,19 8,08 8,90

Traço C

17,33 17,32 18,25

25 MPa

Traço D

2,10 2,11 2,78

Traço B

7,96 8,07 8,92

Traço C

17,16 17,20 18,27

30 MPa

Traço D

2,03 2,06 2,81

177

No caso de concretos convencionais, o uso da água magnetizada proporcionou,

em média, um aumento de 18,27% nas resistências à compressão se comparadas

com as mesmas misturas obtidas com a água dita normal (de torneira

fornecimento COPASA/MG), fato que sinaliza a eficiência da tecnologia de

indução magnética descrita no presente trabalho. Já no caso de concretos a

serem submetidos à elevação mecânica por bombeamento, o aumento de

resistência observado foi, em média, de 18,25%.

Tabela 4.74 – Economia média (%) da quantidade de cimento utilizada no Traço D

em relação ao Traço A (traço de referência) nas Idades de 3, 7 e 28 dias para os

concretos convencionais

Economia percentual da quantidade de cimento utilizada

no Traço D em Relação ao Traço A (%)

Resistência

Característica

Concreto Convencional

Concreto Bombeado

10 MPa - 4,0 - 4,2

15 MPa - 14,0 - 11,5

18 MPa - 3,8 - 4,7

20 MPa - 10,7 - 3,9

25 MPa - 5,1 - 3,6

30 MPa - 4,7 - 3,2

A partir da Tabela 4.74 pode-se observar que:

- o uso da água magnetizada induz invariavelmente a uma redução no consumo

de cimento necessário a produzir um concreto de resistência característica

desejada (f

). Tal situação conduz, por analogia, a uma redução no custo de

produção de concretos, fato que, segundo literatura especializada, pode reduzir a

178

incidência de retrações e, por conseqüência, a existência de fissuras e trincas nas

construções;

- objetivando obter concretos de resistência características ( f

) a preços mais

baratos, uma solução é de se utilizar a água submetida a um campo magnético,

fato que permite reduzir em até 14% (dependendo do caso) o consumo de

cimento, que é o insumo que mais impacta a matriz de custo de um concreto,

tanto convencional quanto bombeado.

179

5 CONCLUSÕES

A partir da análise geral dos resultados é possível concluir que:

- A utilização da água submetida a indução magnética proporcionou um

aumento na resistência à compressão dos concretos, em todas as idades, bem

como ligeiro aumento na consistência e trabalhabilidade do mesmo em seu

estado fresco. Uma causa desse aumento de resistência e de trabalhabilidade

deve-se, sobretudo à redução da tensão superficial proporcionada às

moléculas de água, fato que aumenta a sua capacidade e eficiência de

hidratação dos compostos cimentícios;

- É notória a influência sofrida pelas propriedades físicas e mecânicas dos

concretos, tanto do estado endurecido quanto em seu estado fresco, quando

alteradas algumas variáveis do sistema de imantação, tais como: vazão da

água passante pelas células; intensidade do campo magnético submetido às

moléculas de água; temperatura da água após passagens sucessivas pelas

células; dureza da água, ou seja, composição química da água (teor de

sólidos, sais, etc); presença ou não de aditivos superplastificantes ou

redutores de água; etc;

- O uso da água magnetizada proporciona significativa redução no consumo de

cimento necessário à produção de concretos, bem como reduz o custo final do

produto, sem prejuízo da necessária resistência e segurança exigida pelo

projeto e pela normalização específica.

Face ao exposto, é mister que o trabalho tenha seqüência para que,

oportunamente, possa ser dada à comunidade científica mundial uma idéia clara

do potencial benefício da utilização da água magnetizada na produção de

concretos convencionais e de alto desempenho.

180

Este trabalho continuará a ser desenvolvido buscando introduzi-lo efetivamente

em uma linha de produção de concreto de uma central concreteira, mediante a

inserção do dispositivo de imantação em sua infra-estrutura.

Para um melhor entendimento do concreto utilizado com água magnetizada, a

seguir mencionamos alguns tópicos que merecem uma maior investigação e

estudo para novos trabalhos. (1) Performance do concreto utilizado com água

magnetizada em função de diferentes vazões da água ao passar pelas células. (2)

Comparação da porosidade entre concretos confeccionados com água

magnetizada e com água comum não magnetizada. (3) Efeito do concreto

preparado com a água magnetizada juntamente com diversos tipos de aditivos. (4)

Estudo de concretos preparados com água magnetizada em conjunto com adições

de cinzas volantes e microsílica.

Fica evidente que o uso da água magnetizada nas condições de controle expostas

nesta dissertação, proporciona uma acentuada melhoria na resistência à

compressão dos concretos produzidos.

181

6 PROPOSTAS DE NOVOS TRABALHOS

A partir do trabalho realizado, é mister que o mesmo tenha seqüência para que,

oportunamente possa ser dada à comunidade científica mundial uma idéia clara

do real benefício da utilização da água magnetizada na produção de concretos

convencionais e daqueles referenciados como de alto desempenho (CAD).

Nesta direção sugere-se:

• Inserção real de um sistema de magnetização na linha de uma central

concreteira, proporcionando desta forma uma análise geral do custo x

benefício;

• Análise da performance do concreto produzido a partir da água magnetizada

em função de diferentes valores de vazão da água passante pelas células de

imantação;

• Avaliação da porosidade, retração e durabilidade dos concretos

confeccionados com água magnetizada se comparados com aqueles obtidos a

partir da água comum de torneira;

• Avaliação do comportamento do concreto preparado com a água imantada na

presença dos tradicionais aditivos tensoativos (plastificantes e

superplastificantes);

• Avaliação do comportamento de concretos preparados com água magnética

em função da presença de adições minerais, ativas ou inertes, tais como

cinzas volantes, sílica ativa, escória de alto forno, metacaulim e pozolanas

artificiais.

182

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