ads:
UNIVERSIDADE FEDERAL DE PERNAMBUCO
CENTRO DE TECNOLOGIA E GEOCIÊNCIAS
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA CIVIL
PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO
EM ENGENHARIA CIVIL
MODALIDADE ESTRUTURAS
CONCRETO AUTO-ADENSÁVEL UTILIZANDO
METACAULIM E PÓ DE PEDRA COMO ADIÇÕES
MINERAIS
Christiane Mylena Tavares de Menezes
Orientador: Prof. , D.Sc. Paulo de Araújo Régis
Co-Orientador: Prof., D.Sc. Arnaldo Manoel Pereira Carneiro
Dissertação de Mestrado
RECIFE, 2006
ads:
Livros Grátis
http://www.livrosgratis.com.br
Milhares de livros grátis para download.
UNIVERSIDADE FEDERAL DE PERNAMBUCO
CENTRO DE TECNOLOGIA E GEOCIÊNCIAS
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA CIVIL
PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO
EM ENGENHARIA CIVIL
MODALIDADE ESTRUTURAS
Christiane Mylena Tavares de Menezes
CONCRETO AUTO-ADENSÁVEL UTILIZANDO METACAULIM E PÓ
DE PEDRA COMO ADIÇÕES MINERAIS
DISSERTAÇÃO DE MESTRADO
Dissertação apresentada ao Programa de Pós-Graduação
em Engenharia Civil da Universidade Federal de
Pernambuco, como parte dos requisitos necessários à
obtenção do grau de Mestre em Engenharia Civil, área de
concentração Estruturas defendida e aprovada no dia
28/07/2006.
Orientador: Prof., D.Sc. Paulo de Araújo Régis
Co-Orientador: prof. D.Sc. Arnaldo Manoel Pereira Carneiro
Recife
2006
ads:
M543c Menezes, Christiane Mylena Tavares de
Concreto auto-adensável utilizando metacaulim e pó
de pedra como adições minerais / Christiane Mylena
Tavares de Menezes. – Recife: O Autor, 2006.
121 f.; il. color., gráfs., tabs.
Dissertação (Mestrado) – Universidade Federal de
Pernambuco. CTG. Programa de Pós-Graduação
Engenharia Civil, 2006.
Inclui referências bibliográficas e anexos.
1. Engenharia Civil. 2. Superplastificante. 3.
Metacaulim e Pó de Pedra. 4. Concreto Auto-
Adensável. I. Título.
624 CDD (22.ed.) UFPE/BCTG/2007-
64
Dedico este trabalho à minha família e amigos
AGRADECIMENTOS
À UFPE, Universidade Federal de Pernambuco.
A CAPES.
Ao Professor Paulo de Araújo Régis, pelo incentivo, calma e estímulo na orientação e
realização desta pesquisa.
Ao Professor Arnaldo Manoel Pereira Carneiro, pelas contribuições técnicas para a realização
deste trabalho.
Aos funcionários do laboratório de concreto do Centro de Tecnologia e Geociências (CTG) da
UFPE, Ezequiel e Cazuza, por todo o apoio e ajuda na parte experimental desta pesquisa.
Ao Professor Rolim, pelas discussões técnicas, pela doação do pó de pedra e por todo o
incentivo a mim dispensado.
Aos meus colegas de mestrado, em especial a Fabiana e a Niara, que se tornaram amigas para
todo o sempre.
A GRACE, pela doação do superplastificante.
Agradeço aos meus pais Fernando Ferreira de Menezes e Judite Tavares Silva de Menezes por
todo o carinho, incentivo, apoio em todos os momentos da minha vida.
Aos meus irmãos, André e Carol, pelo amor que nos une.
“Quando as coisas não acontecem do jeito que a gente quer,
é porque irão acontecer melhor do que a gente pensa.”
Autor Desconhecido
RESUMO
MENEZES, C. M. T. Concreto Auto-Adensável Utilizando Metacaulim e Pó de Pedra
como Adições Minerais. Recife, 2006, 121p.
Dissertação (Mestrado) – Centro de Tecnologia e Geociências, Universidade Federal de
Pernambuco.
O concreto auto-adensável (CAA) pode ser definido como um concreto especial
caracterizado principalmente pela sua capacidade de se mover no interior das fôrmas,
preenchendo todos os espaços existentes entre as armaduras, o que é conseguido
exclusivamente pela ação de seu peso próprio. Esta capacidade de preenchimento, ou
deformabilidade, do CAA é governada pela fluidez e coesão da mistura. Quando a coesão é
insuficiente pode haver separação entre a pasta de cimento e os agregados durante as etapas
de transporte e espalhamento do concreto, o que caracteriza a ocorrência de segregação.
A dosagem do concreto dessa dissertação foi baseada no método proposto por Gomes
(2002). Segundo este método, a dosagem é dividida em etapas distintas. Na primeira otimiza-
se a pasta, buscando uma dosagem ideal de superplastificante e uma relação adequada entre as
adições e o cimento, partindo-se de uma relação água/cimento pré-estabelecida. Outra etapa
distinta é a otimização do esqueleto granular, onde se encontra uma relação ideal entre a areia
e os agregados graúdos, buscando a redução do índice de vazios. Uma última etapa consiste
em produzir concretos com diferentes volumes de pasta. O concreto com mínimo volume de
pasta que atingir os requisitos de auto-adensabilidade e alta resistência à compressão será
selecionado como ideal.
Esta pesquisa tem por objetivo dosar concretos auto-adensáveis (CAA), utilizando
como adições o metacaulim e rejeitos como fíler para melhorar a coesão da mistura e reduzir
o impacto ambiental. E também fornecer maiores informações sobre o CAA, como por
exemplo: as metodologias de dosagem existentes na literatura e como os materiais
constituintes do CAA podem influenciá-lo.
Observou-se que com o uso do metacaulim e do pó de pedra disponíveis na região do
Recife é possível dosar concretos auto-adensáveis utilizando a metodologia de dosagem
proposta por Gomes (2002). Os resultados das dosagens satisfizeram todas as propriedades de
auto-compactabilidade alcançando valores de resistência aos 7 dias de 49,3 MPa aos 28 dias
de 58,3 MPa.
Palavras Chave: concreto auto-adensável; superplastificante; metacaulim e pó de pedra.
ABSTRACT
MENEZES, C. M. T. Self Compacting Concrete Using Metacaulim and Powder of Stone
as Mineral Additions. Recife, 2006, 121p.
Dissertação (Mestrado) – Centro de Tecnologia e Geociências, Universidade Federal de
Pernambuco.
Self Compacting Concrete (SCC) it can be defined as a special concrete characterized
mainly by your capacity to move inside the molds, filling out all the existent spaces among
the armors, what is gotten exclusively by the action of your own weight. This completion
capacity, or deformity, of CAA is governed by the fluidity and cohesion of the mixture. When
the cohesion is insufficient it can have separation between the cement paste and the attachés
during the transport stages and spread of the concrete, what characterizes the segregation
occurrence.
The proportion of the concrete of that dissertation was based on the method proposed
by GOMES (2002). Second this method, the proportion is divided in different stages. In the
first the paste is optimized, looking for an ideal proportion of superplastificizer and an
appropriate relationship between the additions and the cement, breaking of a relationship pré-
established water/cement. Another different stage is the optimization of the granular skeleton,
where he is an ideal relationship between the sand and the great attachés, looking for the
reduction of the index of emptiness. A last stage consists of producing concretes with
different paste volumes. The concrete with minimum paste volume that to reach the
requirements of Self Compacting and high resistance to the compression will be selected as
ideal.
This research has for objective to dose Self Compacting Concrete (SCC), using as
additions the metacaulim and rejects as fíler to improve the cohesion of the mixture and to
reduce the environmental impact. It is also to supply larger information on CAA, as for
instance: the methodologies of existent to dose in the literature and as the materials
representatives of CAA they can influence it.
It was observed that with the use of the metacaulim and the stone powder available in
the area of Recife it is possible to dose Self Compacting Concrete using the methodology to
dose proposed by GOMES (2002). The results of the dosagens satisfied all the properties of
Self Compacting reaching resistance values to the 7 days of 49,3 MPa to the 28 days of 58,3
MPa.
Key-words: self compacting concrete; superplasticizer; metacaulim and stone powder.
LISTA DE FIGURAS
Figura 1 – Dispersão das partículas causadas pela ação das moléculas do aditivo
adsorvidas na superfície (MONTE, 2003).............................................................................23
Figura 2 – Repulsão eletrostática e estérica entre as partículas de cimento (MONTE,
2003).........................................................................................................................................24
Figura 3 – Repulsão entre as partículas de cimento (a) sem aditivo livre em solução (b)
com aditivo livre em solução (KIM et al., 2000)...................................................................25
Figura 4 – Ensaio do Minicone..............................................................................................33
Figura 5 – Ensaio do Funil de Marsh ...................................................................................35
Figura 6 – Compatibilidade superplastificante/cimento e determinação do ponto de
saturação segundo Aïtcin (2000)............................................................................................35
Figura 7 – Determinação do ponto de saturação pelo Funil de Marsh, segundo De
Larrard et al. (1997)................................................................................................................36
Figura 8 – Determinação do ponto de saturação pelo Funil de Marsh, segundo Gomes
(2002)........................................................................................................................................37
Figura 9 – Slump flow test (LISBOA, 2005).........................................................................40
Figura 10 – Ensaio do slump flow pelo T
50 cm
(TVIKSTA, 2000).......................................42
Figura 11 – V-funnels, segundo Gomes (2002).....................................................................43
Figura 12 – Equipamento para ensaio do Orimet (EFNARC, 2002).................................45
Figura 13 – Teste do Fill Box (EFNARC, 2002)...................................................................46
Figura 14 – Ensaio do J-ring Test em conjunto com o Orimet (FURNAS, 2004e,
p.7)............................................................................................................................................48
Figura 15 – Ensaio do J-ring Test em conjunto com o slump flow test (EFNARC,
2002).........................................................................................................................................49
Figura 16 – Ensaio do L-box (LISBOA, 2005).....................................................................50
Figura 17 – Ensaio do U-box (EFNARC, 2002)....................................................................51
Figura 18 – Ensaio do GTM Screen Stability Test..............................................................53
Figura 19 – Ensaio do U-shaped Pipe Test (LISBOA, 2005)..............................................55
Figura 20 – Esquema de procedimento de dosagem (OKAMURA e OUCHI, 2003).......58
Figura 21 – Slump Flow para argamassas (Okamura e OUCHI, 2003, p.7).....................58
Figura 22 – V-funnel para argamassas (OKAMURA e OUCHI, 2003, p.71)...................58
Figura 23 – Metodologia de dosagem de Gomes (2002)......................................................64
Figura 24 – Curva granulométrica dos agregados...............................................................77
Figura 25 – Obtenção do ponto de saturação da pasta com relação a/c=0,35, através do
Funil de Marsh........................................................................................................................83
Figura 26 – Obtenção do ponto de saturação da pasta com relação a/c=0,35, através do
Funil de Marsh........................................................................................................................83
Figura 27 – Obtenção do ponto de saturação da pasta com relação a/c=0,35, através do
Funil de Marsh........................................................................................................................83
Figura 28 – Ensaio do Minicone para as pastas de cimento fabricadas com o cimento CP
II Z 32 e relação a/c=0,35........................................................................................................84
Figura 29 – Ensaio do Minicone para a pasta de cimento fabricada com o cimento CP II
F 32 relação a/c=0,35...............................................................................................................85
Figura 30 – Família de curvas do consumo de matecaulim no ensaio do Funil de Marsh e
seus respectivos pontos de saturação.....................................................................................88
Figura 31 – Espalhamentos finais verificado pelo ensaio do Minicone em pastas com
diferentes dosagens de metacaulim.......................................................................................89
Figura 32 – Família de curvas do consumo de pó de pedra no ensaio do Funil de Marsh e
seus respectivos pontos de saturação.....................................................................................90
Figura 33 – Espalhamento final verificado pelo ensaio do Minicone em pastas com 5%
de metacaulim e deferentes dosagens de pó de pedra..........................................................91
Figura 34 – Tempo de espalhamento T
115
(s) verificado pelo ensaio do Minicone em
pastas com 5% de metacaulim deferentes dosagens de pó de pedra..................................91
Figura 35 – Aspecto visual da pasta otimizada....................................................................92
Figura 36 – Gráfico da massa unitária em relação ao conteúdo de areia para o esqueleto
de agregado com a Brita 0......................................................................................................96
Figura 37 – Gráfico do índice de vazios em relação ao conteúdo de areia para o esqueleto
de agregado com a Brita 0......................................................................................................96
Figura 38 – Gráfico da massa unitária em relação ao conteúdo de areia para o esqueleto
de agregado com a Brita 1......................................................................................................96
Figura 39 – Gráfico do índice de vazios em relação ao conteúdo de areia para o esqueleto
de agregado com a Brita 1....................................................................................................101
Figura 40 – Ensaio do Slump flow pelo Cone de Abrams.................................................101
Figura 41 – Medição do espalhamento pelo ensaio do Slump flow pelo cone de
Abrams...................................................................................................................................101
Figura 42 – Ensaio do V-Funnel..........................................................................................101
Figura 43 – Ensaio do V-Funnel..........................................................................................101
Figura 44 – Ensaio do V-Funnel..........................................................................................101
Figura 45 – Ensaio do V-Funnel..........................................................................................101
Figura 46 – Ensaio do J-ring associado ao Cone de Abrams............................................101
Figura 47 – Ensaio do J-ring associado ao Cone de Abrams............................................101
Figura 48 – Ensaio do L-box................................................................................................102
Figura 49 – Ensaio do L-box................................................................................................102
Figura 50 – Ensaio GTM......................................................................................................102
Figura 51 – Ensaio GTM......................................................................................................102
Figura 52 – Aspecto do CAA endurecido............................................................................102
Figura 53 – Amostras cilíndricas de resistência à compressão.........................................102
LISTA DE TABELAS
Tabela 1 – Ensaios para a avaliação do CAA no estado fresco...........................................39
Tabela 2 – Valores mínimos e máximos para o ensaio do slump flow encontrados na
literatura..................................................................................................................................41
Tabela 3 – Valores mínimos e máximos para o ensaio do slump flow pelo T
50 cm
encontrados na literatura.......................................................................................................42
Tabela 4 – Valores de resultados e dimensões para o V-funnel test encontrados na
literatura..................................................................................................................................44
Tabela 5 – Valores limites para o ensaio do Orimet test encontrados na literatura.........45
Tabela 6 – Valores admissíveis como resultado do ensaio do Fill Box encontrados na
literatura..................................................................................................................................47
Tabela 7 – Valores citados como limites para o ensaio do J-ring test em conjunto com o
slump flow test encontrados na literatura............................................................................49
Tabela 8 – Valores encontrados na literatura para o ensaio do L-box..............................51
Tabela 9 – Resultados e medidas para o U-box test, encontrados na literatura...............52
Tabela 10 – Resultados para o ensaio do GTM Screen Stability Test, encontrados na
literatura..................................................................................................................................54
Tabela 11 – Especificações para CAA segundo a JSCE (Japonese Society of Civil
Engineering (JSCE) apud SU et al., 2001, p.1800)...............................................................62
Tabela 12 – Parâmetros utilizados no programa para a composição da argamassa........70
Tabela 13 – Parâmetros utilizados no programa para a composição de 1 m³ de
concreto....................................................................................................................................72
Tabela 14 – Caracterização física e química do cimento CP II-Z 32 RS...........................74
Tabela 15 – Caracterização física e química do cimento CP II-F 32.................................75
Tabela 16 – Caracterização dos agregados...........................................................................76
Tabela 17 – Distribuição granulométrica dos agregados usados........................................77
Tabela 18 – Análise química dos finos através do espectrômetro de fluorescência de
Raio-x.......................................................................................................................................79
Tabela 19 – Massas especifícas e unitárias dos finos utilizados..........................................80
Tabela 20 – Características do aditivo..................................................................................80
Tabela 21 – Ensaio do Minicone para as pastas fabricadas com o metacaulim................88
Tabela 22 – Ensaio do Minicone para as pastas fabricadas com o pó de pedra e o
metacaulim...............................................................................................................................90
Tabela 23 – Seqüência de ensaios para composição de agregados para a Brita 0............93
Tabela 24 – Seqüência de ensaios para composição de agregados para a Brita 1............94
Tabela 25 – Cálculo do índice de vazios para a Brita 0.......................................................95
Tabela 26 – Cálculo do índice de vazios para a Brita 1.......................................................95
Tabela 27 – Proporções da mistura (kg/m³) para 1 m³ de concreto, obtidos pelo
programa MathCad................................................................................................................98
Tabela 28 – Valores aceitáveis pela maioria dos pesquisadores para a avaliação da auto-
compactabilidade do CAA....................................................................................................100
Tabela 29- Resultados dos ensaios de auto-compactabibilidade do CAA no estado
fresco......................................................................................................................................100
Tabela 30 – Dados sobre o CAA produzido........................................................................103
Tabela 31 – Custos dos materiais para a cidade de Recife no mês de outubro/2005......104
Tabela 32 – Composição dos concretos convencional e o CAA para 1m³ e suas
respectivas relações entre resistência e custo......................................................................104
SUMÁRIO
1 INTRODUÇÃO....................................................................................................................16
1.1 Objetivos............................................................................................................................19
1.2 Objetivos Específicos........................................................................................................19
2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA............................................................................................20
2.1 Influência dos Materiais Constituintes do CAA.............................................................21
2.1.1 Água.................................................................................................................................21
2.1.2 Aditivos Superplastificantes............................................................................................22
2.1.3 Cimentos..........................................................................................................................26
2.1.4 Adições.............................................................................................................................27
2.1.5 Agregados........................................................................................................................30
2.1.6 Compatibilidade entre Cimentos e Aditivos...................................................................31
2.1.6.1 Método do Minicone...................................................................................................32
2.1.6.2 Método do Funil de Marsh.........................................................................................34
2.1.7 Temperatura na Fabricação de Pastas para Concreto..................................................37
2.1.8 Tempo de Mistura...........................................................................................................38
2.2 Descrição dos Ensaios para a Verificação das Propriedades do CAA no Estado
Fresco.......................................................................................................................................38
2.2.1 Ensaios para a Verificação da Capacidade de Preenchimento.....................................39
2.2.2 Ensaios para a Verificação da Capacidade de Escoamento..........................................47
2.2.3 Ensaios para a Verificação da Resistência à Compressão............................................52
2.3 Métodos de Dosagem........................................................................................................56
2.3.1 Método de dosagem proposto por Okamura (1995).......................................................57
2.3.2 Método de dosagem proposto por Petersson et al. (1996) e Billberg (1999).................59
2.3.3 Método de dosagem proposto por Sedran et al. (1996)..................................................59
2.3.4 Método de dosagem proposto pela EFNARC (2002).....................................................60
2.3.5 Método de dosagem proposto por Araújo (2003)...........................................................61
2.3.6 Método de dosagem proposto por Nan Su et al. (2001).................................................62
2.3.7 Método de dosagem proposto por Gomes (2002)...........................................................63
2.3.8 Método de dosagem proposto por Tutikian (2004)........................................................65
2.3.9 Método de dosagem proposto por Repette-Melo (2005).................................................66
3 PROGRAMA EXPERIMENTAL......................................................................................67
3.1 Metodologia Utilizada na Pesquisa..................................................................................67
3.1.1 Obtenção e otimização da pasta......................................................................................68
3.1.2 Obtenção e otimização do esqueleto de agregado..........................................................69
3.1.3 Definição da composição do concreto............................................................................69
3.2 Caracterização dos Materiais..........................................................................................73
3.2.1 Cimento............................................................................................................................73
3.2.2 Agregados........................................................................................................................76
3.2.3 Adições.............................................................................................................................77
3.2.4 Aditivos............................................................................................................................80
4 RESULTADOS E DISCUSSÕES.......................................................................................81
4.1 Aplicação da Metodologia de Dosagem...........................................................................81
4.1.1 Fase pasta........................................................................................................................81
4.1.1.1 Compatibilidade do cimento com o aditivo obtendo o ponto de
saturação..................................................................................................................................81
4.1.1.2 Composição da pasta..................................................................................................85
4.1.2 Fase Agregado.................................................................................................................92
4.1.2.1 Composição do esqueleto de agregados....................................................................93
4.1.3 Otimização da pasta........................................................................................................97
4.1.4 Composição final do CAA...............................................................................................97
4.1.5 Avaliação das propriedades da composição final do CAA..........................................100
4.2 Quantitativos e Custos Aproximados para o CAA......................................................103
5 CONSIDERAÇÕES FINAIS............................................................................................105
5.1 Conclusões........................................................................................................................105
5.2 Sugestões para Trabalhos Futuros................................................................................106
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS................................................................................107
ANEXOS................................................................................................................................115
Capítulo 1 – Introdução
16
1 INTRODUÇÃO
A indústria do concreto está em constante evolução para elaborar concretos de
melhores características. E apesar dos constituintes básicos do concreto não terem se
modificado muito nos últimos 30 anos, a não ser o uso de aditivos para lhe conferir
propriedades especiais, sua tecnologia evoluiu significativamente com o avanço do
conhecimento da microestrutura da pasta e, principalmente, da interface com o agregado. Os
equipamentos de produção foram aperfeiçoados para produzir misturas mais homogênea,
além de facilitar a colocação e compactação (ISAÍA, 2005).
Com está evolução surgiu o concreto auto-adensável (CAA) (SCC, self compacting
concrete) foi introduzido pelo Prof. Okamura (OUCHI, HIBINO & OKAMURA, 2003) da
Universidade de Tókio em 1986 com o objetivo de aumentar a durabilidade das estruturas de
concreto, ao mesmo tempo em que reduzia muito o ruído durante o lançamento e
adensamento do concreto nas obras.
O termo concreto auto-adensável (CAA) identifica uma categoria capaz de fluir no
interior das fôrmas, preenchendo-a de maneira natural por simples ação da gravidade,
permeando entre as barras de armadura e compactando-se pelo peso próprio. Além disso, deve
apresentar três propriedades fundamentais: fluidez (capacidade de preenchimento), coesão
(capacidade de escoamento) ou habilidade passante e resistência à segregação (EFNARC,
2002).
Defini-se fluidez como a capacidade do concreto auto-adensável de fluir dentro e
através da fôrma preenchendo todos os espaços. Coesão ou habilidade passante como a
capacidade de escoamento pela fôrma, passando entre as armaduras sem obstrução do fluxo
ou segregação. Resistência à segregação é a capacidade do concreto em se manter coeso ou
fluir dentro das fôrmas, passando ou não através de obstáculos.
Mas para a obtenção de um CAA é necessária uma combinação adequada dessas
propriedades, ou seja, uma alta capacidade de fluir, boa estabilidade e baixa relação de
Capítulo 1 – Introdução
17
bloqueio do CAA fresco que são características obtidas com alta fluidez, moderada
viscosidade e moderada coesão (GOMES, 2002).
Nas composições de CAA, encontradas na literatura, encontram-se pontos em comum,
citados a seguir:
• Um alto volume de pasta (35 a 40% do volume de concreto). Esta pasta contém um
alto conteúdo de pó, partículas menores do que 100 µm (400 – 650 kg/m
3
),
cimento (200 – 400 kg/m
3
), água (150 – 180 kg/m
3
), com uma relação água/pó
entre 0,25 e 0,4, por peso e relação água/(pó + areia) entre 0,11 e 0,14, por peso.
Para evitar a segregação dos agregados e diminuir o atrito entre os agregados
graúdos é exigida uma moderada viscosidade e coesão existente na pasta e
argamassa, o que justifica uma alta dosagem de pó no CAA. O alto volume de
pasta é necessário para garantir a trabalhabilidade destes concretos. Entretanto,
uma alta dosagem de cimento conduz a uma alta geração de calor e custo. Para
redução destes efeitos são necessários finos utilizados em substituição ao cimento.
• Um baixo volume de agregados graúdos entre 30 e 35% do volume de concreto,
com proporções aproximadas de 750 a 920 kg/m
3
. É recomendado o tamanho do
agregado graúdo entre 10 e 20 mm. O volume de agregados finos está entre 40 e
50% do volume de argamassa, com proporções aproximadas de 710 a 900 kg/m
3
.
• Uso de superplastificantes, principalmente os de nova geração, tais como
policarboxilatos e outros copolímeros.
• Agentes de viscosidade que são solúveis em água, baseados em polissacarídeos e
celulose, são usados em substituição dos filers minerais.
Por todas essas características citadas anteriormente o CAA é um material que se
destaca por uma série de vantagens apresentadas a seguir:
• Garantia de excelente acabamento em concreto aparente;
• Otimização da mão-de-obra;
• Maior rapidez de execução da obra;
• Melhoria nas condições de segurança da obra;
Capítulo 1 – Introdução
18
• Eliminação do ruído provocado pelo vibrador, sendo vantajoso em centros
urbanos;
• Permite a concretagem sem adensamento em regiões com grande densidade de
armadura;
• Aumento das possibilidades de trabalho com fôrmas de pequenas dimensões;
• Redução do custo final da obra em comparação ao sistema de concretagem
convencional;
• Acelera o lançamento do concreto na estrutura, permitindo concretagens mais
rápidas;
• Aumento da durabilidade devido à redução de defeitos de concretagem.
Além disso, a elevada resistência à segregação aliada à fluidez apresentada pelo CAA
permite ainda a eliminação de defeitos macro, bolhas de ar e falhas de concretagem, que são
diretamente responsáveis pelas perdas no desempenho mecânico do concreto e na
durabilidade estrutural (COPPOLA, 2000).
O concreto auto-adensável é indicado para utilização em obras convencionais onde se
quer maior velocidade de concretagem, redução de custos e melhor qualidade do concreto.
Também em casos específicos a sua utilização é recomendada como, por exemplo:
• Lajes de pequena espessura ou lajes nervuradas;
• Fundações executadas por hélice contínua;
• Paredes, vigas, colunas;
• Parede diafragma;
• Estações de tratamento de água e esgoto;
• Reservatórios de água e piscinas;
• Pisos, contra pisos, lajes, pilares, muros, painéis;
• Obras em acabamento em concreto aparente;
• Locais de difícil acesso à utilização de vibradores;
• Peças pequenas, com muitos detalhes ou com formato não-convencional onde seja
difícil a utilização de vibradores;
• Fôrmas com grande concentração de ferragens.
Capítulo 1 – Introdução
19
No Brasil, destacam-se pesquisas e experiências realizadas nas Universidades Federais
de Santa Catarina, sobre o uso em indústrias de pré-moldados, e Universidades Federais de
Alagoas, Pernambuco e Paraíba, a respeito do uso de resíduos na produção de CAA. A
UNESP de Ilha Solteira e o laboratório de Furnas destacam-se no campo de reologia do CAA.
1.1 Objetivos
Esta pesquisa tem por objetivo dosar concretos auto-adensáveis (CAA), utilizando
como adições o metacaulim e rejeitos como fíler para melhorar a coesão da mistura e reduzir
o impacto ambiental. E também fornecer maiores informações sobre o CAA, como por
exemplo: as metodologias de dosagem existentes na literatura e como os materiais
constituintes do CAA podem influenciá-lo.
1.2 Objetivos Específicos
A dissertação tem como objetivos específicos:
• Contribuir para a divulgação do concreto auto-adensável (CAA)
• Dar continuidade aos estudos sobre concreto auto-adensável já realizados pela
Universidade Federal de Pernambuco – UFPE em conjunto com a
Universidade da Paraíba (UFPB)
• Estudar o aproveitamento de resíduos em pó na composição do CAA.
Capítulo 2 – Revisão Bibliográfica
20
2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
O concreto auto-adensável (CAA) pode ser definido como um concreto especial
caracterizado principalmente pela sua capacidade de se mover no interior das fôrmas,
preenchendo todos os espaços existentes entre as armaduras, o que é alcançado
exclusivamente pela ação do seu próprio peso, sem necessidade de qualquer forma de
compactação ou vibração externa (OKAMURA, 1997; COPPOLA, 2001; NUNES, 2001).
Um concreto só será considerado auto-adensável, se três propriedades forem
alcançadas: a capacidade de preenchimento (Filling Ability), a capacidade de escoamento
(Passing Ability), e a resistência à segregação (Segregation Resistance) (European Federation
for Specialist Construction Chemicals and Concrete Systems, 2002, p.7).
Capacidade de Preenchimento (Filling Ability): É a propriedade que caracteriza a
capacidade do CAA fluir dentro de uma fôrma e preencher todo o espaço pela a ação do seu
próprio peso, garantindo total revestimento das armaduras. Os mecanismos que governam esta
propriedade são alta fluidez e coesão da mistura (GOMES, 2002).
Capacidade de Escoamento (Passing Ability): É a propriedade que caracteriza a
habilidade do CAA passar entre os obstáculos como: espaçamentos entre as armaduras,
buracos, e seções estreitas, sem bloqueio. Os mecanismos que governam esta propriedade são:
moderada viscosidade da pasta e argamassa, e as propriedades dos agregados, principalmente,
tamanho máximo dos agregados (GOMES, 2002).
Resistência à Segregação (Segregation Resistance): É a propriedade que caracteriza a
capacidade do CAA evitar a segregação dos componentes, tais como o agregado graúdo.
Assim a propriedade provê uniformidade da mistura durante o transporte e lançamento. Os
mecanismos que governam esta propriedade são: a viscosidade e coesão da mistura.
Capítulo 2 – Revisão Bibliográfica
21
2.1 Influência dos Materiais Constituintes do CAA
O concreto auto-adensável é constituído dos mesmos materiais que se utiliza em
concretos convencionais, que são cimento, areia, pedra e água e além desses se faz uso de
aditivos químicos, adições minerais e agentes de viscosidade.
A mistura desses materiais para a elaboração de um CAA requer um rigoroso controle,
já que pequenas alterações nos materiais podem causar alterações substanciais no
comportamento do CAA, principalmente no estado fresco. Por exemplo, alteração no cimento,
seja no fabricante ou do tipo, afeta significativamente o desempenho do CAA. O mesmo
ocorre com os fornecedores de agregados, de adições minerais e de aditivos. Por isso, este
item reúne alguns fatores que podem influenciar no desenvolvimento do CAA.
2.1.1 Água
A água é um constituinte fundamental e de grande importância ao concreto por ter a
função de conferir ao mesmo tempo propriedades reológicas adequadas para a execução da
mistura e lançamento, e produzir as reações de hidratação necessárias. Deste modo, a água
presente no concreto deve ser suficiente para gerar a máxima resistência, com boa
trabalhabilidade.
Para o CAA a água utilizada será a mesma que se usa no concreto convencional.
Porém devem-se observar os efeitos dos agentes agressivos ao concreto, provenientes das
impurezas da água de mistura.
Capítulo 2 – Revisão Bibliográfica
22
2.1.2 Aditivos superplastificantes
Os aditivos superplastificantes são materiais que incorporados ao concreto em
pequenas proporções melhoram as propriedades do concreto fresco com conseqüentes
benefícios no estado endurecido. Essas melhorias incluem o uso em condições nas quais seria
impossível usar concreto sem aditivos. A importância que tem adquirido o emprego dos
aditivos na elaboração do concreto tem resultado que, atualmente, a normativa internacional
considere estes produtos como um dos componentes do mesmo.
Embora o preço do aditivo seja elevado, não chegam a representar um custo adicional,
já que, podem resultar em economias e benefícios, tais como: aumento da trabalhabilidade
sem aumento do consumo de água, redução do consumo de água mantida a trabalhabilidade,
redução da água e do cimento (na mesma proporção) mantendo trabalhabilidade e resistência,
aumento da resistência inicial, retardamento ou aceleração de pega, redução da exsudação,
aumento de durabilidade, redução da permeabilidade, controle da expansão causada pela
reação álcalis-agregado, anulação da retração ou leve expansão, redução da segregação,
fluidificação do concreto para bombeamento, aumento de aderência às armaduras e melhor
acabamento.
O aditivo superplastificante age no concreto principalmente como um agente
dispersante das partículas de cimento, como mostra a figura 1. Ou seja, quando as partículas
de cimento entram em contato com a água apresentam forte tendência a flocular (devido à
indução de forças eletrostáticas entre as regiões com cargas opostas, resultantes da fabricação
do cimento). Esta floculação aumenta a viscosidade da pasta, reduzindo sua fluidez, e ainda
prende parte da água que estaria disponível para a fluidificação da mistura e hidratação das
partículas de cimento. Os aditivos superplastificantes agem por adsorção nas partículas de
cimento impedindo sua floculação e dispersando o sistema. Esta dispersão é devido às forças
de repulsão geradas entre as moléculas do aditivo adsorvidas nas partículas de cimento, cuja
origem pode ser eletrostática e/ou através de repulsão estérica dependendo da composição do
aditivo (RONCERO, 2000).
Capítulo 2 – Revisão Bibliográfica
23
Figura 1 – Dispersão das partículas de cimento causadas pela ação das moléculas do aditivo adsorvidas na superfície
(MONTE, 2003).
Os aditivos superplastificantes podem ser divididos em quatro grupos (HARTMANN,
2002, p.15); (AÏTCIN et al., 1994, p.45):
a) Lignossulfonatos ou lignossulfonatos modificados (LS);
b) Sais sulfonatos de policondensado de naftaleno e formaldeído, usualmente
denominados de naftaleno sulfonato ou apenas de naftaleno (NS);
c) Sais sulfonatos de policondensado de melamina e formaldeído, usualmente
denominados de melamina sulfonato ou apenas de melamina (MS);
d) Policarboxilatos (PC).
Os lignossulfonatos (LS): conhecidos como aditivos plastificantes de primeira geração
e utilizados como redutores de água normais e em alguns casos também como
superplastificantes. Eles são capazes de promover uma redução da quantidade de água de
amassamento de até 15% (RIXON e MAILVAGANAM, 1999).
O naftaleno (NS) e a melamina (MS): conhecidos comercialmente como aditivos
superplastificantes de 2° geração e permite a redução em até 25% à quantidade de água na
mistura, quando usados como redutores de água.
Capítulo 2 – Revisão Bibliográfica
24
Os policarboxilatos (PC): são os aditivos mais aconselhados para a utilização no CAA,
por serem aditivos superplastificantes de alta eficiência ou ainda hiperplastificantes, que
dispersam e desfloculam as partículas de cimento, permitem a redução da água das misturas
em até 40%, mantendo a mesma trabalhabilidade e são poliméricos (HARTMANN, 2002,
p.19); (SAKAI et al., 2003, p.16). Segundo Aïtcin et al. (1994, p.47) e Sakai et al. (2003,
p.17).
Os aditivos superplastificantes a base de policarboxilatos, de acordo com Monte
(2003), são similarmente adsorvidos pelas partículas de cimento e a dispersão ocorre pelo
mecanismo da repulsão eletrostática de grupos carboxílicos ionizados. No entanto, ocorre um
efeito físico adicional que ajuda e mantém a dispersão do sistema conhecido como repulsão
estérica. Esta repulsão é devido às longas cadeias laterais ligadas à cadeia central do polímero,
que agem como barreira física impedindo que as partículas de cimento entrem no campo das
forças de Van der Waals.
Segundo Erdogdu (2000), a fricção interna existente entre as partículas de cimento é
reduzida devido ao efeito estérico (figura 2), resultando em melhora considerável na
trabalhabilidade. Devido a esse efeito adicional, o aditivo superplastificante à base de
poliacarboxilato é mais eficiente que os demais aditivos superplastificantes. Estas repulsões,
que ocorrem na presença do aditivo superplastificante, liberam a água que está aprisionada
entre as partículas de cimento resultando em um sistema disperso (figura 3).
Figura 2 – Repulsão eletrostática e estérica entre as partículas de cimento (MONTE, 2003).
Capítulo 2 – Revisão Bibliográfica
25
ADITIVO ADITIVO
(a) (b)
Figura 3 – Repulsão entre as partículas de cimento (a) sem aditivo livre em solução (b) com aditivo livre em
solução (KIM et al., 2000).
Dessa forma, a utilização de aditivos superplastificantes garante o aumento da fluidez
dos concretos, redução da relação água/cimento (a/c) mantendo a mesma consistência ou
ainda, reduzindo o consumo de cimento para a mesma consistência e relação a/c, permitem a
redução da água livre, uma pequena diminuição da viscosidade e ainda um acréscimo da
resistência à compressão do concreto com a sua conseqüente melhoria de desempenho.
Porém, após cerca de 30 minutos de aplicação do aditivo pode ocorrer perda de
consistência ou fluidez (COSTENARO, 1999). Este comportamento está associado com a
formação de sulfoaluminato de cálcio hidratado (etringita) que se precipita, incorporando
grandes volumes de água livre (MEHTA, AÏTCIN, 1990).
Contudo, vários fatores podem afetar o comportamento dos aditivos superplastificantes
como: a finura do cimento, a natureza do superplastificante e o tempo de aplicação do aditivo.
Por exemplo, os redutores de água são muito eficazes com cimentos de baixo conteúdo de
C
3
A e atuam muito pouco em cimentos de alto conteúdo. Em resumo, a eficácia de cada
aditivo depende de sua dosagem no concreto, de suas características e das quantidades dos
seus componentes e, de uma forma especial, do cimento.
De acordo com Isaía (2005), os efeitos dos aditivos dependem de diversas variáveis:
Capítulo 2 – Revisão Bibliográfica
26
• Por parte do cimento: tipo de cimento e quantidade; composição do clínquer,
especialmente conteúdo de C
3
A e C
3
S; adições: classe, características (composição
química e/ou estrutural, finura, forma, etc.) e quantidade; conteúdo de compostos
alcalinos; conteúdo de gesso; finura; quantidade de cimento.
• Por parte dos agregados: Tipo; características: diâmetro máximo, granulometria e
conteúdo de finos, porosidade, forma, etc.
• Por parte do aditivo: Tipo; quantidade (dosagem).
• Outros fatores: fundamentalmente aqueles que afetam a cinética da hidratação do
cimento (por exemplo, temperatura, condições seguidas para realizar a mistura,
etc.).
Por essas razões, antes de utilizar um aditivo, é necessário a compatibilização do
aditivo com os finos (cimento e partículas finas) e avaliar os efeitos da forma de mistura na
manutenção da fluidez do CAA.
2.1.3 Cimentos
Para o CAA, em princípio, todos os cimentos empregados na produção do concreto
convencional podem ser empregados na produção do CAA. Variações no tipo de cimento, e
mesmo de seus fabricantes, afetam diretamente as propriedades do CAA, uma vez que o
proporcionamento baseia-se na satisfatória interação entre todos os componentes.
A composição do cimento pode também influenciar nas interações cimento-aditivo,
principalmente devido aos teores de C
3
A, sulfatos e álcalis, que controlam a evolução de
formação da etringita, que prende as moléculas de aditivo no interior dos produtos hidratados
diminuindo a quantidade de aditivo livre para fluidificar a mistura (KALIL e WARD, 1980;
BASILE et al., 1987; HANNA et al., 1989; NAWA, EGUCHI, FUKAYA 1989); e também
devido à presença e ao teor de adições do cimento (fíleres calcário e quartzoso, escórias de
alto forno e pozolanas) que aumentam a coesão da mistura (GOMES, 2002).
Capítulo 2 – Revisão Bibliográfica
27
Segundo Giovannetti (1989), o maior teor de C
3
A aumenta a perda de abatimento
enquanto que um teor de SO
3
maior do que utilizado normalmente diminui a perda do
abatimento.
Um outro ponto em que o cimento pode influenciar é na geração de calor provocada
pela hidratação do cimento. Esta hidratação pode variar de acordo com o tipo de cimento.
Para cimentos do tipo CPIII ou CPIV, resulta em menor calor de hidratação, uma vez que as
reações pozolânicas não são exotérmicas e são produtos de hidratação mais lenta. Ao
contrário, cimentos do tipo CPI, CP II – F ou CPV, que possuem normalmente maiores teores
de alita (C
3
S) e de aluminato tricálcico (C
3
A), resulta na geração de maior calor de hidratação.
O calor de hidratação do tipo CPII E ou CPII Z encontra-se em uma faixa intermediária entre
as duas classes anteriormente citadas (ISAÍA, 2005).
Um outro aspecto que contribui para o aumento do calor de hidratação refere-se à
finura do cimento, uma vez que quanto mais fino, mais rápidas serão as reações de hidratação,
considerando não só a maior superfície específica, que propicia condições mais favoráveis
para ser atacada, como também a natural maior reatividade das menores partículas Isaía
(2005).
2.1.4 Adições
As adições são utilizadas há muito tempo nos cimentos e no concreto com diferentes
teores e diferentes tipos de materiais como cinza de casca de arroz, escória de alto-forno e
pozolanas.
Para o caso do CAA os materiais finos podem ser diversos, e devem ser escolhidos
após uma análise técnica e econômica, pois existem vários materiais que são resíduos de
indústrias, de mais baixo custo e que teriam de ser tratados respeitando legislações
ambientais.
A incorporação de adições minerais no concreto, em geral resulta na produção de
materiais cimentícios com melhores características técnicas, já que modificam a estrutura
Capítulo 2 – Revisão Bibliográfica
28
interna da pasta de cimento hidratada. Essas adições promovem redução na porosidade capilar
do concreto, responsável pelas trocas de umidade, íons e gases com o meio, além de diminuir
o calor de hidratação e, conseqüentemente, as fissuras de origem térmica (ISAÍA, 2005). E
segundo Monteiro (1993), as adições melhoram a interface pasta-agregado e,
conseqüentemente, reforçam a zona preferencial de ruptura do concreto.
Com a utilização de adições minerais, muitas propriedades do concreto podem ser
influenciadas beneficamente – algumas pelo efeito físico associado ao tamanho reduzido das
partículas, outras pelo efeito químico pozolânico, e outras pela ação conjunta dos dois efeitos.
Deve-se salientar que a eficiência de uma adição mineral pode variar em função da
quantidade utilizada e das condições de cura, bem como em função da sua composição
química, mineralógica e granulométrica. As duas últimas características são as principais
responsáveis pela ação diferenciada das adições no comportamento do concreto.
• Efeito químico:
O efeito químico das adições minerais está associado à capacidade de reação com o
hidróxido de cálcio – Ca(OH)
2
-, formado durante a hidratação do cimento Portland, para
formar silicato de cálcio hidratado – C-S-H – adicional, que é o principal produto responsável
pela resistência das pastas de cimento hidratadas. Dependendo da superfície específica das
partículas e da composição química, as reações pozolânicas podem ser lentas ou rápidas.
(ISAÍA, 2005).
E, de acordo com Isaía (2005), somando-se à reação pozolânica, Sanvik e Gjork apud
Detwiller (1988), sugerem outro mecanismo de ação química de algumas adições finamente
divididas: “a presença de silicatos ou silico-aluminatos pode baixar a concentração de
hidróxido de cálcio durante a fase inicial da hidratação do cimento, acelerando, desta forma, a
hidratação do C
3
S”. Esse mecanismo, no entanto, é questionado por outros pesquisadores
(HJORTH apud DETWILLER, 1988) que atribuem a maior velocidade de hidratação do
cimento a um efeito físico devido à presença de pequenas partículas que atuam como pontos
de nucleação.
• Efeito Físico:
Capítulo 2 – Revisão Bibliográfica
29
De acordo com Isaía (2005), os efeitos físicos gerados pelas adições minerais no
concreto são:
Efeito microfíler: aumento da densidade da mistura resultante do preenchimento dos
vazios pelas minúsculas partículas das adições, cujo diâmetro médio deve ser semelhantes ou
menores que o diâmetro médio das partículas de cimento.
Refinamento da estrutura de poros e dos produtos de hidratação do cimento: causado
pelas partículas das adições que podem agir como pontos de nucleação para os produtos de
hidratação. Dessa forma, o crescimento dos cristais ocorrerá não somente a partir da
superfície dos grãos de cimento, mas também nos poros ocupados pela adição e pela água,
influenciando a cinética da hidratação (acelera as reações) e os tipos de produtos de
hidratação formados (a adição restringe os espaços nos quais os produtos de hidratação podem
crescer, gerando um grande número de pequenos cristais ao invés de poucos cristais de grande
tamanho).
Alteração da microestrutura da zona de transição: a colocação de adições finamente
divididas no concreto interfere na movimentação das partículas de água em relação aos
sólidos da mistura, reduzindo ou eliminando o acúmulo de água livre que normalmente fica
retido sob os agregados. Além de contribuir para a diminuição da espessura da zona de
transição pela redução da exsudação, a adição pode preencher os vazios deixados pelas
partículas de cimento próximo à superfície do agregado (efeito microfíler), interferir no
crescimento dos cristais, restringindo seus tamanhos e reduzindo o grau de orientação dos
cristais de hidróxido de cálcio junto ao agregado (partículas de adição agindo como pontos de
nucleação), e reduzir a concentração de Ca (OH)
2
(devido às reações químicas pozolânicas).
O somatório de todos esses efeitos repercute numa melhora significativa da zona de transição,
refletindo num aumento de desempenho do concreto sob o ponto de vista tanto mecânico
como de durabilidade.
Capítulo 2 – Revisão Bibliográfica
30
2.1.5 Agregados
Em geral, qualquer agregado empregado no concreto convencional pode ser utilizado
no CAA. Porém, os agregados miúdos e graúdos devem ser inertes e de conhecida apreciação
petrográfica e sua granulometria deve ser a menor possível.
Para os agregados miúdos, qualquer tipo utilizado no concreto convencional pode ser
empregado no CAA. O que influenciará será:
• Os tamanhos das partículas, já que as areias grossas promovem a necessidade do
aumento do teor de pasta, razão pela preferência por areias tidas como médias-
finas (MF≅2,4) e finas (MF≅1,0)
• As distribuições granulométricas das partículas, que se forem contínuas
proporcionam melhor resistência à segregação para as misturas de CAA.
• A forma das partículas, as uniformes e arredondadas são preferíveis às angulosas e
ásperas, já que estas últimas podem causar maior intertravamento das partículas e
maior adsorção de água, aumentando a demanda por pasta e aditivos
superplastificantes na composição do CAA.
Para os agregados graúdos na produção do CAA, são preferíveis os de forma regular,
de qualquer natureza, utilizada no concreto convencional. O que deve ser limitado é o
tamanho máximo do agregado graúdo para o CAA que fica, em geral, em torno de 20 mm
para que se tenha alta capacidade de passar sem problemas de segregação, mas podem ser
produzidos concretos com agregado de maior ou menor diâmetro dependendo da aplicação
desejada. Deve-se considerar que quanto maior o diâmetro do agregado, maior deverá ser a
viscosidade da pasta (e da argamassa) para evitar sua segregação, além de ser maior a
possibilidade de ocorrência de bloqueio quando da passagem do concreto pelas restrições.
É recomendado que o agregado graúdo tenha forma angular e superfície áspera,
proporcionando maior aderência entre a pasta e agregado (TORALLES-CARBONARI et al.,
2003, p.4). Visto que, a geometria das partículas tem importância relevante nas propriedades
das misturas de concreto e argamassa, permitindo uma composição mais trabalhável e
Capítulo 2 – Revisão Bibliográfica
31
compacta. Os grãos com formas mais próximas de uma esfera são os melhores, já os grãos de
forma lamelar ou acicular são impróprios para emprego no concreto, pois, além de reduzir sua
trabalhabilidade, exige maior consumo de cimento e aumentam a permeabilidade (ALVES,
1982).
Também é recomendável que o agregado graúdo possua um coeficiente de forma o
mais próximo possível de 1, para que diminua os vazios a serem preenchidos com a
argamassa entre as partículas.
2.1.6 Compatibilidade entre cimentos e aditivos
Atualmente, na tecnologia do concreto busca-se obter relações água/cimento menores
sem redução de trabalhabilidade, o que tem sido alcançado com o uso de aditivos
superplastificantes. No entanto, ocorrem freqüentes problemas e dúvidas quanto à utilização e
eficiência desses aditivos como, por exemplo: a compatibilidade com o cimento utilizado.
Por isso, o uso dos aditivos para concreto não deve ocorrer de maneira indiscriminada,
uma vez que devido à existência de diferentes tipos de aditivos, e ainda uma grande
variabilidade nas composições químicas dos cimentos, o resultado dessa combinação pode
não ser satisfatória, justificando a necessidade de testes de compatibilidade entre esses
materiais a serem utilizados na mistura de concreto.
A importância do estudo da compatibilidade dos superplastificantes com o cimento
decorre do fato dos superplastificantes possuírem sulfato em sua constituição. Dependendo
das proporções de aluminatos e gipsitas presentes no cimento, podem ocorrer reações
químicas indesejáveis que eliminam completamente a eficiência do produto, resultando em
problemas, tais como: enrijecimento precoce, retardo acentuado de pega, incorporação
excessiva de ar, segregação, exsudação, perda de trabalhabilidade, aumento excessivo na
viscosidade plástica (coesão), etc. Estes fenômenos são denominados incompatibilidade
(física ou química) cimento-aditivo.
Capítulo 2 – Revisão Bibliográfica
32
Esse problema acontece com determinada freqüência, a ponto de Neville (1997)
sugerir que seja vendido conjuntamente o par cimento/superplastificante. E é impossível saber
a partir das especificações de um determinado cimento e de um determinado
superplastificante, que tipo de comportamento reológico se poderia esperar em traços com
baixa relação a/c (WHITING, 1979; JOLICOEUR AND MACGREGOR, 1994), citados por
AÏTCIN (2000). Portanto, a experimentação é importante, devido à complexidade dos
fenômenos químicos envolvidos.
Logo, é primordial verificar a compatibilidade do superplastificante com o cimento
antes da sua utilização. Para isto, a partir de 2000, Aïtcin propôs ensaios mais simples e
econômicos que vieram por trazer grandes contribuições nessa área. São eles: Minicone e
Funil de Marsh, realizados com as relações água/cimento de 0,35 por ser um valor médio
entre os usuais para concreto de alto desempenho.
2.1.6.1 Método do Minicone
O método de ensaio do minicone foi desenvolvido primeiramente por Kantro (1980) e
adotado em algumas pesquisas nacionais e internacionais para determinação da consistência
de pastas de cimento com aditivos. Este método tem sido utilizado por diversos autores
nacionais (EPUSP, 1991; ALVES, 1994; RAGO, 1999; HATMANN, 2002) e internacionais
(AITCIN, JOLICOEUR, MACGREGOR 1994; KIM et al., 2000; GOMES, 2002;
SVERMOVA, SONEBI, BARTOS, 2003).
O método do Minicone consiste em fazer um ensaio de abatimento com uma pequena
quantidade de pasta à qual foi adicionado o superplastificante e verificar o tempo de
espalhamento em segundos, após 10 min, 30 min, 40 min, 60 min, 90 min e 120 min da
mistura, usando o cone de abatimento apresentado na figura 4. Quando se tem um aumento
significativo do tempo de espalhamento nos primeiros intervalos pode-se dizer que há
incompatibilidade entre os dois materiais. O procedimento usual é o seguinte:
Capítulo 2 – Revisão Bibliográfica
33
Figura 4 – Ensaio do Minicone
• Pesar o aglomerante a ser testado
• Pesar a quantidade adequada de água e de superplastificante
• Misturar manualmente o cimento e a água com uma espátula por l minuto após
ligar o cronômetro.
• Misturar a pasta por dois minutos, usando-se um misturador mecânico.
• Ajustar a temperatura da mistura à temperatura desejada (usualmente cerca de
20ºC)
• Uma placa de Vidro é colocada sobre a mesa, cujo nível foi cuidadosamente
verificado.
• O minicone é colocado no centro da placa e, depois de uma mistura manual de 15
segundos para homogeneizar a pasta, é preenchido com a mesma.
• Levante rapidamente o cone na direção vertical de tal forma que a pasta se espalhe
na placa de vidro.
• O diâmetro da pasta espalhada é medido em duas direções perpendiculares e a
média desses dois valores é calculada.
• A pasta é colocada outra vez no recipiente e então misturada por 5 segundos,
cobrindo-se então o recipiente para evitar dessecação.
• A placa de vidro e o minicone são limpos com água e enxutos para o ensaio
seguinte.
Para concretos auto-adensáveis observa-se também o comportamento em relação à
fluidez de pastas confeccionadas com teor de superplastificante no ponto de saturação (o valor
a partir do qual qualquer aumento no teor do aditivo não produz nenhum efeito na reologia da
Capítulo 2 – Revisão Bibliográfica
34
pasta), determinando o0 diâmetro final de espalhamento e o tempo para a pasta alcançar um
diâmetro de 115 mm (T
115
), utilizando o minicone.
O diâmetro final do espalhamento é obtido pela média de dois diâmetros medidos em
direções perpendiculares e deve estar no intervalo de 180 ± 10 mm. Já o T
115
deve estar entre
3 ± 1 seg. (GOMES, 2002).
2.1.6.2 Método do Funil de Marsh
O método do Funil de Marsh é outro método descrito por Aïtcin (2000) e adotado por
vários pesquisadores para caracterizar a fluidez de pastas de cimento com aditivos
superplastificantes (AÏTCIN, JOLICOUER, MACGREGOR 1994; DE LARRARD et al.,
1996; AGULLÒ et al., 1999; CASSA et. al, 1999; RONCERO, 2000; GETTU, RONCERO,
GOMES 2000; GOMES, 2002). Essas pesquisas diferem no diâmetro da abertura do funil
(variando de 5 a 10 mm) e no volume de pasta que escoa (variando de 200 a 1000 ml), faz uso
do Funil de Marsh, mostrado na figura 5, com o qual é possível determinar de forma rápida e
econômica a fluidez da pasta e a porcentagem ideal de aditivo superplastificante. A partir
deste ensaio obtêm-se o ponto de saturação do superplastificante o qual pode ser definido
como sendo a porcentagem de superplastificante, relativa à massa de cimento, que chega a
envolver todos os seus grãos. Deste ponto em diante qualquer aumento da dosagem do
superplastificante não produzirá efeito na reologia da pasta.
Para a obtenção do ponto de saturação utilizando o Funil de Marsh alguns autores
utilizam metodologias diferentes as quais serão descritas a seguir:
A metodologia descrita por Aïtcin (2000): consiste em preparar uma pasta de cimento
com o superplastificante e medir quanto tempo leva para que certa quantidade da pasta escoe
através de um funil com um dado diâmetro após tempo de agitação e descanso. Os cones
usados podem ter características geométricas diferentes e o diâmetro do funil pode variar de 5
mm a 12,5 mm. As etapas do ensaio compreendem os seguintes passos:
Capítulo 2 – Revisão Bibliográfica
35
• Pesar a água e o superplastificante no recipiente em que a mistura será feita.
• Ligar o misturador enquanto se introduz progressivamente à quantidade de
cimento em l minuto e 30 segundos.
• Parar a mistura por 15 segundos para limpar com a espátula o cimento aderente ao
recipiente.
• Misturar durante 60 segundos.
• Medir a temperatura.
• Medir, a diferentes intervalos de tempo, o tempo de escoamento até 60 ou 90
minutos. A cada vez, a temperatura da pasta é medida.
Figura 5 – Ensaio do Funil de Marsh
São feitas dosagens de pastas variando a quantidade de superplastificante, e para cada
uma das pastas plota-se um gráfico com as duas medidas de tempo de escoamento. Quando a
curva de 60 min não se encontrar com a de 5 min teremos a incompatibilidade do aditivo e a
intersecção das duas curvas fornecerá o ponto de saturação (figura 6).
Figura 6 – Compatibilidade superplatificante/cimento e determinação do ponto de saturação segundo Aïtcin
(2000)
Capítulo 2 – Revisão Bibliográfica
36
A metodologia descrita por De Larrard et al. (1997): onde o teor de saturação é o
menor teor de aditivo para uma tangente de inclinação 2/5 em um gráfico do logaritmo do
tempo de escoamento pelo teor de aditivo (figura 7).
Figura 7 - Determinação do ponto de saturação pelo Funil de Marsh, segundo De Larrard et al. (1997).
A metodologia descrita por Gomes (2002): Este método usa o logaritmo do tempo de
escoamento obtido no Funil de Marsh em função da relação superplastificante/cimento (sp/c).
Esta metodologia permite o uso de um critério que só depende de características intrínsecas da
pasta e não do volume da amostra.
O ponto de saturação é obtido a partir do gráfico do logaritmo do tempo de escoamento
versus a relação superplastificante/cimento (sp/c) onde o ângulo α é determinado para cada
ponto (figura 8). O ponto de saturação é tomado como aquele onde o ângulo interno está
compreendido no intervalo entre 140 ± 10°. Nos casos em que não existir nenhum ponto com
o ângulo interno de 140 ± 10° uma determinação mais precisa se torna necessário ou faz-se
uma interpolação para definir o ponto de saturação correspondente a um ângulo do intervalo
(GOMES, 2002).
Capítulo 2 – Revisão Bibliográfica
37
Figura 8 - Determinação do ponto de saturação pelo Funil de Marsh, segundo Gomes (2002).
2.1.7 Temperatura na Fabricação de Pastas para Concreto
No que diz respeito à influência da temperatura na fabricação de pastas para concreto
auto-adensáveis a literatura nos fornece diversas opiniões baseadas em estudos de seus
respectivos pesquisadores, citadas a seguir:
Getu; Roncero; Gomes (2000) apresentaram resultados que mostraram que o teor de
saturação dos aditivos superplastificantes não varia com a temperatura se ele é determinado
no intervalo entre 5 e 45ºC. , indicando que um aumento do teor de aditivo não compensa o
aumento de viscosidade devido a baixas temperaturas. Entretanto, em Monte (2003) foi
observado que para temperaturas de 35ºC e 45ºC ocorre uma elevada perda de fluidez da
mistura até 90 minutos. Além disso, foi verificada maior perda de fluidez a 35ºC, temperatura
esta muito comum na maioria das regiões brasileiras.
Segundo Mailvaganam (1979), o aumento na temperatura aumenta muito a taxa de
perda de consistência inicial e diz também que quanto maior o teor de superplastificante,
menor é a perda de abatimento.
Com isso, percebe-se que é importante o controle da temperatura, mas que para evitar
problemas de perda de fluidez é necessário mantê-lo abaixo de 35ºC.
Capítulo 2 – Revisão Bibliográfica
38
2.1.8 Tempo de mistura
O tempo de mistura necessário para a estabilização do CAA pode ser superior a três
vezes o necessário para a produção, do concreto convencional, mas depende do tipo e da
velocidade, da seqüência de colocação dos materiais e do volume de concreto sendo
misturado (EMBORG, 2000). Assim, para cada CAA e forma de produção é aconselhável que
seja definido o tempo mínimo de mistura até que haja constância nas propriedades do
concreto no estado fluído (estabilização da mistura).
2.2 Descrição dos Ensaios para a Verificação das Propriedades do CAA no Estado
Fresco
O conjunto de ensaios para a avaliação do concreto auto-adensável, foi totalmente
desenvolvido para este novo tipo de concreto. É importante salientar que estes ensaios ainda
não foram normalizados e como qualquer procedimento sem normalização, há muitas
divergências no meio técnico quanto às especificações, medidas e materiais utilizados para a
fabricação do equipamento, logo, o mesmo aparelho pode apresentar pequenas diferenças
entre uma publicação e outra. Mas um fato interessante é que não há muita variação dos tipos
dos aparelhos, ou seja, a grande maioria dos autores utiliza os mesmos testes, porém com
medidas e intervalos diferentes, como será mostrado na descrição de cada aparelho.
As três propriedades principais do concreto no estado fresco que é necessário de medir
no CAA são: a capacidade de preenchimento, a capacidade de passar coeso e íntegro entre
obstáculos e a resistência à segregação. Para cada um destes pontos, há um grupo de
equipamentos, uns mais aptos que outros e uns mais práticos que outros, conforme pode ser
observado no tabela 1. E nenhum deles é capaz de medir isoladas todas as três propriedades.
Também é importante salientar que os testes e limites dos métodos são previstos para o
concreto com agregado graúdo de diâmetro máximo de 20 mm, se for necessário diâmetro
maior os equipamentos devem ser ajustados, isto é explicado porque o concreto deve passar
Capítulo 2 – Revisão Bibliográfica
39
em grande quantidade armaduras e que o tamanho máximo do agregado é limitado em relação
ao espaçamento entre as barras de aço.
Tabela 1 – Ensaios para a avaliação do CAA no estado fresco
Ensaios
Estimativa do volume
de concreto (litros)
Slump Flow Test pelo Cone de
Abrams
6
Slump Flow Test pelo T
50cm
6
V-Funnel 10
Orimet 10
Capacidade de
Preenchimento
Fill box 45
J-Ring associado ao Cone de Abrams 6
L-Box 12
Capacidade de
Escoamento
U-box 16
V-Funnel at T
5minutos
10
GTM screen stability test 10
Propriedades
Resistência à
Segregação
U-shaped pipe test 32
Conforme se pode observar no Tabela 1, para a medição de todas as propriedades se
faz necessário à utilização de mais de um equipamento, os quais serão descritos a seguir:
2.2.1 Ensaios para a verificação da Capacidade de Preenchimento
Slump Flow Test pelo Cone de Abrams
Foi desenvolvido primeiramente no Japão, para ser usado em concretos submersos.
Este método determina a capacidade de deformação do concreto fresco, devido ao peso
próprio e a velocidade com que se produz a deformação. O equipamento utilizado é o Cone de
Abrams, equipamento usado para o abatimento convencional indicada pela NBR NM 67
(Associação Brasileira de Normas Técnicas, 1998b): concreto – Determinação da consistência
Capítulo 2 – Revisão Bibliográfica
40
pelo abatimento do tronco do cone – método de ensaio, ou pela NBR NM 68 (ABNT, 1998c):
concreto – Determinação da consistência do concreto, pelo espalhamento de graff, como
mostra a figura 9.
Figura 9 Slump flow test (LISBOA, 2005).
O teste do slump flow difere do ensaio de abatimento para o concreto convencional
porque ao lançar a amostra no molde esta não é golpeada com o soquete e mede-se o diâmetro
do espalhamento quando o cone é removido e não a altura do abatimento.
Para execução deste ensaio é necessária uma pessoa e exige poucos materiais, o que o
habilita a ser usado em canteiros de obra, e não somente em laboratórios. O equipamento é
composto por uma base, a qual deve ser um quadrado de 1000 X 1000 milímetros, que não
absorva água e nem provoque atrito com o concreto, e por um tronco de cone. Sobre o centro
da base deve-se marcar um círculo de diâmetro de 200 milímetros, para a colocação do cone.
Este deve ter 300 mm de altura, diâmetro interno menor de 100 mm e diâmetro maior de
200mm. Também é necessária para a execução do ensaio uma espátula, uma concha côncava
e uma trena para medir o espalhamento do concreto.
Primeiro, deve-se umedecer a placa e o tronco de cone para que estes não absorvam
água do concreto durante o ensaio. Segundo, colocar a placa sobre um chão firme e nivelado,
e o tronco de cone no centro da base, segurando-o firmemente sobre o círculo de 200 mm.
Aproximadamente seis litros de concreto serão necessários para o ensaio e esta amostra deve
ser coletada de acordo com a NBR NM 33 (ABNT, 1998a): concreto – Amostragem de
concreto fresco. Com a concha côncava, preenche o cone de concreto, e remove-se com a
Capítulo 2 – Revisão Bibliográfica
41
espátula o excesso do topo do cone. O adensamento deve ser feito pela força da gravidade,
não devendo ser realizado qualquer tipo de compactação. Deve ser removido também
qualquer excesso de concreto na placa e então, se ergue verticalmente o cone para permitir
que o concreto flua livremente. Então é medido o diâmetro do espalhamento em duas direções
perpendiculares. A média destas medidas é o valor do slump flow. Durante o ensaio é
importante a observação da ocorrência ou não de segregação, a qual é manifestada pela
separação da pasta ao redor do perímetro, presença de agregados graúdos sem argamassa e
irregularidade da distribuição dos agregados. E além da indicação de segregação, este ensaio
pode fornecer uma indicação da capacidade de preenchimento do CAA. A tabela 2 reúne os
valores mínimos e máximos aceitáveis para este ensaio, de acordo com diversos
pesquisadores.
Tabela 2 - Valores mínimos e máximos para o ensaio do slump flow encontrados na literatura.
Espalhamento (mm)
Pesquisadores
Mínimo Máximo
Peterssen (1999) 650 725
Tviksta (2000) 600 -
Coppola (2000) 600 750
Palma (2001) 650 750
EFNARC (2002) 650 800
Gomes (2002) 600 700
Barbosa et al. (2002) 550 700
Gomes et al. (2003a) 600 750
Rigueira Victor et al. (2003)
600 800
Araújo (2003) 650 800
Victor (2005) 600 800
Melo et al (2005) 600 800
Slump Flow test pelo T
50 cm
O slump flow test pelo T
50 cm
é realizado simultaneamente com o teste anterior. O
procedimento e o equipamento são os mesmos, havendo diferença somente na marcação de
um círculo de 500 mm de diâmetro centrado na base. Assim que o cone for erguido
verticalmente, um operador deve acionar um cronômetro e marcar o tempo em que o concreto
alcança a marca dos 500 mm. Os limites encontrados na literatura para esse ensaio estão
apresentados na tabela 3. Se o tempo for abaixo do limite inferior, indica que o concreto está
muito fluido, e se o tempo for acima do limite superior, indica que o concreto está muito
Capítulo 2 – Revisão Bibliográfica
42
coeso, devendo, em ambos os casos, ser corrigido. A figura 10 representa o teste do slump
flow pelo T
50 cm
.
Tabela 3 - Valores mínimos e máximos para o ensaio do slump flow pelo T
50 cm
encontrados na literatura.
Tempo (s)
Pesquisadores
Mínimo
Máximo
Peterssen (1999) 3 7
Tviksta (2000) 3 7
Coppola (2000) 5 12
Palma (2001) 3 6
EFNARC (2002) 2 5
Gomes (2002) 4 10
Gomes et al. (2003a) 3 7
Araújo (2003) 2 5
Rigueira Victor et al. (2003)
3 6
Victor (2005) 2 6
Figura 10 - Ensaio do Slump flow pelo T
50 cm
(TVIKSTA, 2000).
V-Funnel Test
Este método, desenvolvido no Japão na Universidade de Tókio e foi usado por Ozawa,
Sakata e Okamura (1994), mede a fluidez do concreto através de um equipamento que
consiste de um funil em forma de “V”. Com este ensaio pode-se obter, além de uma boa
indicação da viscosidade da mistura, também pode ser um bom indicativo de segregação. A
obtenção de um tempo de escoamento baixo indica uma boa capacidade de preenchimento,
Capítulo 2 – Revisão Bibliográfica
43
enquanto que tempos de escoamento altos indicam alta viscosidade, bloqueio e tendência à
segregação.
As dimensões e geometria os funis usados são representadas na figura 11, com a
geometria retangular sendo a mais utilizada.
Figura 11 V-funnels, segundo Gomes (2002).
Para a execução deste ensaio são necessários um funil, uma espátula, uma concha
côncava, um cronômetro e dois operadores. O equipamento deve ser firmemente fixado e
nivelado, de forma que não se movimente ao longo da execução do ensaio. Inicialmente deve-
se umedecer todo o equipamento, para que a água do concreto não seja absorvida
indevidamente. Com a concha côncava, o funil é preenchido com o concreto coletado, de
acordo com a NBR NM 33 (ABNT, 1998a), sem compactação ou vibração de espécie
alguma, e com uma espátula, nivela-se o topo do aparelho e é retirado o excesso de concreto.
Então as portas inferiores do funil são abertas, permitindo que o material escoe unicamente
sob a ação da gravidade. O tempo que o concreto leva para esvaziar completamente o funil é o
resultado deste ensaio.
Capítulo 2 – Revisão Bibliográfica
44
Já que, para um concreto ser considerado auto-adensável, o tempo de escoamento deve
se situar em um intervalo apropriado, a tabela 4 mostra alguns valores encontrados na
literatura para este ensaio. Quando da repetição do ensaio, é aconselhável que o tempo em que
o concreto escoe aumente em, no máximo, três segundos.
Tabela 4 - Valores de resultados e dimensões para o v-funnel test encontrados na literatura.
Tempo (s) Dimensões (mm)
Pesquisadores
Mínimo
Máximo
A B C D
Peterssen (1998 e 1999)
5 15 550
450
120
75
Coppola (2000) - - 500
425
150
65
EFNARC (2002) 6 12 490
425
150
65
Gomes (2002) 10 15 515
450
150
65 ou 75
Gomes et al. (2003a) 7 13 515
450
150
65
Araújo (2003) 6 12 - - - -
FURNAS (2004c) - - 515
450
150
65
Melo et al (2005) 5 10 490
425
150
65
Orimet test
Este método foi desenvolvido por Bartos em 1978 (GOMES, 2002). Inicialmente foi
desenvolvido para concretos de alta trabalhabilidade e, atualmente, é usado para concretos
auto-adensáveis. O orimet consiste de um tubo de 100 mm de diâmetro interno com uma
redução para 75 mm e umas comportas inferiores, que serve para liberar a passagem, como
mostra a figura 12. Este ensaio avalia a capacidade de passar e a fluidez do material.
Capítulo 2 – Revisão Bibliográfica
45
Figura 12 - Equipamento para ensaio do Orimet (EFNARC, 2002).
Para a execução deste ensaio são necessários: o equipamento feito com material não
absorvente ou quimicamente não reagente com os componentes, um balde com capacidade
para cerca de 10 litros, uma concha côncava, uma espátula, um cronômetro e pelo menos dois
operadores. Primeiro, o equipamento é fixado em chão firme e nivelado e as paredes do tubo
devem ser umedecidas. O tubo é preenchido com a concha côncava e é removido qualquer
excesso de material com a espátula, para então abrir a comporta inferior e cronometrar o
tempo em que o concreto flui através do orifício. A tabela 5 mostra os valores limites,
encontrados na literatura, para este ensaio.
Tabela 5 - Valores limites para o ensaio do Orimet test encontrados na literatura.
Tempo (s)
Pesquisadores
Mínimo
Máximo
EFNARC (2002)
0 5
Gomes (2002) 0 3
Araújo (2003) 0 5
Fill Box test
É também conhecido por Kajima ou vessel test, este ensaio mede a capacidade do
concreto passar coeso por obstáculos em apresentar segregação e também a capacidade de
preenchimento do CAA. O equipamento, mostrado na figura 13, consiste em uma caixa
Capítulo 2 – Revisão Bibliográfica
46
transparente de 50 cm de comprimento, por 30 cm de altura e 30 cm de largura, com 35 barras
de PVC de 20 mm de diâmetro espaçadas 50 mm de eixo a eixo. No topo do aparelho é
colocada uma barra de 100 mm de diâmetro com um funil de 200 mm de diâmetro, que será a
entrada da amostra de concreto. A altura do material nas duas extremidades do equipamento é
H1 e H2, e a capacidade de preenchimento ‘F’ do concreto é calculada de acordo com a
equação 1.
1
*
2
)21(
*100
H
HH
F
+
=
(equação 1)
Figura 13 - Teste do Fill Box (EFNARC, 2002).
Para a execução deste ensaio é necessário o equipamento com as medidas já
determinadas, com material transparente e que não absorva indevidamente a água do
concreto, uma concha côncava de capacidade entre 1,5 litros e 2 litros de material, uma trena
e um operador. Primeiramente, deve-se colocar o equipamento em um solo firme e nivelado,
Capítulo 2 – Revisão Bibliográfica
47
para depois umedecer suas paredes sem que algum excesso de água permaneça. O fill box é
preenchido com a amostra de concreto, cuidando para que seja derramado uma concha
côncava a cada 5 segundos, e até que a mistura envolva a última barra de PVC. Medem-se
duas alturas em cada face com a trena e a média aritmética destas duas será o H1 e o H2 e,
então, é calculado ‘F’. Todo o ensaio deve ser executado em menos de oito minutos e quanto
mais próximo de 100% a porcentagem de preenchimento, melhor as características do CAA.
Caso a capacidade de preenchimento da mistura seja inferior a 90%, significa que o
concreto deve ser ajustado para que alcance tal exigência, devendo ser fluidificado mantendo
a coesão. Durante o procedimento, é importante a observação de ocorrência ou não de
segregação, pois o concreto deve estar coeso ao passar pelas barras de aço, ou seja, se a
argamassa chegar à extremidade da caixa oposta ao local de sua colocação, antes do agregado
graúdo, significa que a mistura está segregando e alguma correção é necessária. A tabela 6
mostra os valores admissíveis como resultado deste ensaio encontrado na literatura
Tabela 6 - Valores admissíveis como resultado do ensaio do Fill Box encontrados na literatura.
F(%) Dimensões (mm)
Pesquisadores
Mínimo
Máximo
A B C D E F
Palma (2001) - 100 - 500
- - 50
-
EFNARC (2002) 90 100 200
500
300
500
50
300
Gomes (2002) - - - - 300
500
50
-
Araújo (2003) 90 100 - - - - - -
FURNAS (2004b)
- - 200
500
300
500
50
300
2.2.2 Ensaios para a verificação da Capacidade de Escoamento
J Ring test
O J-ring test é usado para determinar a capacidade de escoamento do concreto. Este
ensaio pode ser utilizado como uma complementação do slump flow test, do orimet test ou até
mesmo do v funnel test, pois estes não tentam simular as armaduras de uma estrutura real.
Capítulo 2 – Revisão Bibliográfica
48
O equipamento do J ring test é constituído por um anel de barras de aço, espaçados
conforme a armadura real que se deseja simular, mas normalmente seu diâmetro é de 300 mm,
a altura é de 100 mm e o espaçamento entre barras deve ser maior que três vezes o diâmetro
máximo do agregado graúdo.
Na figura 14 ilustramos o ensaio do J ring associado ao Orimet test. Este ensaio
fornece um indicativo da capacidade de escoamento. O J-ring é colocado abaixo do
equipamento do Orimet e mede-se o diâmetro do espalhamento final (BARTOS e
GRAUTERS, 1999).
Figura 14 - Ensaio do j-ring test em conjunto com o Orimet (FURNAS, 2004e, p.7).
Para a execução do j-ring test em conjunto com o teste do slump flow test (figura 15),
para medir a fluidez do concreto, são necessários dois operadores, o anel metálico, o tronco de
cone e a base do slump flow, um cronômetro, uma trena, uma concha côncava e uma espátula.
Primeiramente os equipamentos são umedecidos e colocados sobre um chão firme e nivelado,
para que então se preencha o tronco de cone com concreto até o topo, sem compactação
externa ou vibração de qualquer natureza. O molde é levantado verticalmente e o tempo em
que o concreto alcança o círculo de 500 mm é cronometrado, e é medido o espalhamento em
duas direções perpendiculares para o cálculo do slump flow. Em seguida medem-se os
Capítulo 2 – Revisão Bibliográfica
49
diâmetros finais do concreto, a altura interna e externa ao anel de barras de aço em quatro
pontos diferentes e se faz à média aritmética, para o cálculo da diferença entre as alturas, que
é a medida do j-ring. Pode-se ainda verificar visualmente a ocorrência de segregação, pois se
o agregado graúdo se separar da argamassa do concreto quando este fluir às extremidades ou
quando passar pelo j-ring significa que a mistura não está coesa suficiente, necessitando de
ajustes. O valor do ensaio é a diferença de altura entre o concreto imediatamente interior e
imediatamente exterior ao anel e esta diferença não pode exceder a 10 milímetros. A tabela 7
descreve os valores citados como limites para o ensaio do j-ring test em conjunto com o
slump flow test encontrados na literatura.
Figura 15 - Ensaio do j-ring test em conjunto com o slump flow test (EFNARC, 2002).
Tabela 7 - valores citados como limites para o ensaio do j-ring test em conjunto com o slump flow test
encontrados na literatura.
Distribuição (mm)
Pesquisadores
Mínimo Máximo
Tviksta (2000) - 15
EFNARC (2002)
0 10
Araújo (2003) 0 10
L Box test
Este ensaio mede a capacidade do concreto de passar através de uma malha de
armadura sem que ocorram segregação nem bloqueio do agregado graúdo. Também mede a
velocidade de fluxo e a capacidade de nivelação da superfície devido ao peso próprio do
Capítulo 2 – Revisão Bibliográfica
50
concreto. O ensaio, mostrado na figura 16, consiste de uma seção vertical que conduz a um
canal horizontal através de uma porta móvel. Junto a esta divisória, barras de aço são
colocadas para simular a armadura real da estrutura, sendo o espaçamento entre elas
dependente do tamanho máximo do agregado e/ou de onde o concreto será aplicado.
Figura 16 - Ensaio do L box (LISBOA, 2005).
Para a realização do ensaio são necessários: a caixa em ‘L’ feita com material não
absorvente e sem atrito, uma espátula, uma pá côncava, uma trena e, um cronômetro para a
medição do tempo em que o concreto chega aos 20 cm e aos 40 cm, que devem ser marcados
no aparelho. Deve-se fixar o L box em solo firme e nivelado, umedecer as paredes do
equipamento e testar o portão móvel, para ter certeza que este se erguerá mesmo com a
pressão do concreto. Preencher a parte vertical e deixar o material se acomodar por 1 minuto.
Depois levantar o portão e cronometrar o tempo em que o concreto alcança a marca de 20 e
40 cm e medir a altura inicial (H1) e final (H2), onde H2/H1 é a relação de bloqueio que deve
estar entre 0,80 e 1,00. Quanto mais fluida for à mistura, mais rápido atingirá as marcas de 20
e 40 cm e mais próximo de 1 será a relação de bloqueio. Também se deve observar à presença
de segregação na execução do ensaio a qual será atribuída a demora do agregado graúdo fluir
pelos obstáculos, enquanto que a argamassa chegará mais facilmente ao fim da caixa. Os
valores encontrados na literatura para este ensaio estão resumidos na tabela 8.
Capítulo 2 – Revisão Bibliográfica
51
Tabela 8 - valores encontrados na literatura para o ensaio do L box
Medidas Dimensões (mm)
Pesquisadores
H2/H1
T
20
(s) T
40
(s)
A B C D E
Peterssen (1998 e 1999) 0,80 - - 100 200
600
700
150
Tviksta (2000) 0,85 - - 100 200
600
- 150
Coppola (2000) 0,90 - - 120 300
600
780
200
Palma (2001) 0,80 - 3 a 6 - - - - -
EFNARC (2002) 0,80 - - 100 200
600
800
150
Gomes (2002) 0,80 <1 <2 100 200
600
700
150
Barbosa et al. (2002) - - - 100 - 600
700
150
Gomes et al. (2003a) 0,80 0,5-1,5 2-3 100 200
600
700
150
Araújo (2003) 0,80 - - - - - - -
Rigueira Victor et al. (2003)
0,80 <1,50 <3,50 - - - - -
FURNAS (2004d) - - - 100 200
600
700
150
Melo et al (2005) ≥0,80 - - 100 200
600
800
150
U Box test
Também chamado de box shaped test é utilizado para avaliar a fluidez e a capacidade
de preenchimento do CAA. O teste foi desenvolvido pela Technology Research Centre of the
Taisei Corporation in Japan e vem sendo utilizado por diversos pesquisadores, como:
EFNARC (2002), FURNAS (2004f) e Gomes (2002). O equipamento, ilustrado na figura 17,
consiste de um recipiente que é dividido em dois compartimentos separados por um portão
móvel e barras de aço.
Figura 17 - Ensaio do U-box (EFNARC, 2002).
Capítulo 2 – Revisão Bibliográfica
52
Para a execução do ensaio são necessárias umas conchas côncavas, uma espátula, uma
trena. Deve-se umedecer o equipamento para que este não absorva água do concreto e testar o
portão, para que nenhuma partícula dificulte sua abertura durante o ensaio. O equipamento
deve estar sobre um chão firme e nivelado e após o preenchimento (sem compactação ou
vibração externa), a mistura deve descansar por 1 minuto e só então o portão deve ser aberto,
fazendo com que o concreto escoe através das armaduras para o outro compartimento. Assim
que o movimento se estabilizar, devem-se medir as alturas R1 e R2, respectivamente a altura
do material que ficou no compartimento da esquerda e da direita, e determinar o valor R1 –
R2. Quanto mais fluida a mistura for, mais próximo do zero esta subtração irá resultar,
indicando que o concreto é auto-adensável. Novamente a observação do movimento da
mistura é muito importante para identificar algum tipo de segregação, uma vez que o concreto
coeso deve sempre fluir uniformemente, com todos os seus componentes unidos, sem
separação. A tabela 9 mostra os resultados encontrados na literatura para este ensaio.
Tabela 9 - Resultados e medidas para o U-box test, encontrados na literatura.
R2-R1 (mm) Dimensões (mm)
Pesquisadores
Mínimo
Máximo
A B C D
Noor e Uomoto (1999) 0 24,2 200
680
190
140
Coppola (2000) 90% 100% 200
680
190
140
EFNARC (2002) 0 30 200
590
140
140
Gomes (2002) 0 80 200
680
190
140
Araújo (2003) 0 30 - - - -
Shindoh e Matsuoka (2003)
0 80 200
680
190
140
FURNAS (2004f) - - 200
680
190
140
2.2.3 Ensaios para a verificação da Resistência à Segregação
V-Funnel test at T
5 min
Este teste utiliza-se do equipamento descrito no item 2.2.1, usando o v-funnel test.
Após a realização do ensaio do v-funnel test, sem limpar o funil ou recolher o material aderido
à sua superfície interna, pode-se preencher novamente o funil com o concreto e esperar 5
minutos para a repetição do procedimento, para que se teste a resistência à segregação. Se o
Capítulo 2 – Revisão Bibliográfica
53
CAA apresentar segregação o tempo de escoamento deverá aumentar significativamente em
relação ao tempo medido no ensaio do v-funnel test.
GTM screen stability test
Trata-se de um ensaio de medida resistência à segregação do CAA. A resistência à
segregação significa que a distribuição dos agregados graúdos deve ser bem distribuída em
todos os lugares e níveis. Ou seja, o concreto não pode segregar nem horizontal e nem
verticalmente, por isso é necessário que exista um método rápido e simples para o teste da
coesão da mistura (BUI et al., 2002, p.1489).
O equipamento do ensaio, ilustrado na figura 18, é composto de uma peneira de arame
de abertura # 5 mm com diâmetro de 350 mm. E, para a execução do ensaio são necessários
um balde de 10 litros com tampa, um cronômetro e uma balança com precisão mínima de 20 g
e carga máxima de 20 kg.
Figura 18 - Ensaio do GTM screen stability test
O procedimento consiste em colocar aproximadamente 10 litros de concreto em um
recipiente coberto durante 15 minutos e em seguida retirar cerca de 2 litros da superfície. Este
material é pesado (M1), e despejado a uma altura de 50 cm em uma peneira de abertura de # 5
mm por onde escoa durante 2 minutos. O material que passa na peneira é pesado achando-se
M2. A razão de segregação é dada por (M2/M1) x 100. É importante ressaltar que, a presença
de sangramento de água durante o teste não é aceitável. Isto implica que há riscos de
sedimentação, manchas de superfície e aumento de impermeabilidade.
Capítulo 2 – Revisão Bibliográfica
54
A tabela 10 ilustra alguns resultados para este ensaio encontrados na literatura.
Tabela 10 - Resultados para o ensaio do GTM screen stability test, encontrados na literatura.
Medidas (%)
(M2/M1) x 100
Pesquisadores
Mínimo
Máximo
Tviksta (2000) 5 15
MOURET (2001)
0 15
EFNARC (2002) 5 15
U-Shaped pipe test
Este ensaio também mede a resistência à segregação do CAA. Neste ensaio a
segregação é avaliada como o grau de não-uniformidade do conteúdo de agregado graúdo em
diferentes partes de um tubo.
Este procedimento foi totalmente desenvolvido por Gomes (2002). Existem outros
métodos para analisar a resistência à segregação, como o de Bui et al. (2002), o de Lowke et
al. (2003), o proposto por Sedran e De Larrard (GOMES, 2002), o de Khayat (GOMES,
2002) e o de Khayat e Guizani (GOMES, 2002), mas todos estes ou exigem muito tempo e
esforço ou são imprecisos. Uma das vantagens deste equipamento, é que necessita de poucos
recursos para construí-lo, é fácil de manejar e limpar, assim como o procedimento é simples.
Mas apenas concretos fluidos podem ter sua segregação testada e o tempo de duração depende
do início de pega de cada aglomerante. O u-shaped pipe é composto por três tubos de PVC de
diâmetro interno de 156 mm, conforme a figura 19. O primeiro e o terceiro tubo têm 570 mm
de comprimento, enquanto o segundo mede 800 mm, e todos são serrados ao meio e presos
com braçadeiras metálicas, para que possam ser abertos sem danificar o concreto que está no
interior. E o teste consiste de nada mais do que uma comparação entre três corpos de prova
retirados de três locais diferentes do ‘U’.
Capítulo 2 – Revisão Bibliográfica
55
Figura 19 - Ensaio do U-shaped pipe test (LISBOA, 2005).
Para a execução deste teste são necessários dois operadores, o equipamento de PVC,
uma base de madeira para firmar os tubos, uma trena, uma pá côncava, uma serra, uma
balança e uma peneira de 5 mm. Deve-se colocar o concreto no topo do primeiro tubo, que irá
cair verticalmente, para, após, percorrer horizontalmente o segundo tubo, para alcançar o
terceiro e subir verticalmente até o topo. Acredita-se que este caminho é representativo das
condições reais que podem ocorrer em uma obra convencional. Após a colocação do material
no interior do aparato, espera-se cerca de três horas, que é o tempo do concreto obter certa
resistência para não se desmanchar, mas sem ocorrer à pega total, e coloca-se o equipamento
na horizontal, para separar as duas partes do tubo. Então, extraem-se as três amostras,
indicadas na figura 2.2.10, de 10 cm de comprimento e, na peneira de 5mm, lava-se as
amostras para que ocorra a separação dos constituintes e se obtenha o agregado graúdo limpo.
Estes devem ter sua superfície seca com papel toalha, para que sua massa seja determinada. A
massa da amostra 1 é a referência, que será dividida pelas massas 2 e 3, e a menor relação será
a quantificação da segregação (RS), calculada conforme a equação 2.
RS = (P1/P2) ou (P1/P3) (equação 2)
Se a relação RS for menor que 90%, significa que o concreto está segregando, ou seja,
é necessário que se adicione materiais finos ou aditivo modificador de viscosidade para dar
uma maior coesão à mistura. Após a extração dos exemplares, pode-se deixar o restante do
concreto endurecer, para que se possam dividir os pedaços ao meio e analisar visualmente a
Capítulo 2 – Revisão Bibliográfica
56
segregação, pois um bom CAA partido ao meio deve ter os agregados graúdos distribuídos
uniformemente.
2.3 Métodos de Dosagem
O objetivo de qualquer método de dosagem é determinar a combinação adequada e
econômica dos constituintes do concreto com vistas a produzir um concreto que possa estar
próximo daquele que consiga um equilíbrio entre as várias propriedades desejadas ao menor
custo possível.
O CAA, hoje utilizado, foi desenvolvido no Japão para solucionar problemas de baixa
durabilidade de construções em concreto armado. Por volta de 1983 teve início os primeiros
estudos, coordenados por Hajime Okamura (1997). Em 1988 Ozawa desenvolveu o CAA
baseado em pontos específicos propostos por Okamura. Hoje na literatura existem diversas
metodologias de dosagem de CAA as quais serão descritas resumidamente neste item.
Então, com os passos iniciais para dosagem de concretos auto-adensáveis dados por
Okamura (1995), item 2.3.1, outros pesquisadores e grupos deram continuidade a esses
estudos com o intuito de aprimorar e ajustar tal metodologia de dosagem de CAA. Na
literatura podemos encontrar o método proposto por Japonese Ready-Mixed Concrete
Association (JRMCA), que pode ser entendido como uma versão simplificada do método do
Okamura (JRMCA, 1998) e os métodos descritos nos itens 2.3.2, 2.3.4 e 2.3.5 que também
tem como base os estudos iniciados por Okamura.
Mas também se encontram na literatura outras metodologias de dosagem para CAA
que se fundamentam em outros estudos como: os estudos do Laboratory Central Dês Ponts et
Chaussés (LCPC) que se baseia no reômetro BTRHEON e em um software desenvolvido para
este estudo; os métodos propostos pelo Concrete Research Institute (CBI) e pelos
pesquisadores chineses que não estão definitivamente consagrados; a metodologia proposta
pelos pesquisadores de Taiwan que é derivada da densidade máxima e do excesso de pasta; a
metodologia proposta por Nan Su et al. (2001), item 2.3.6, a qual tem como base as
Capítulo 2 – Revisão Bibliográfica
57
especificações da Japanese Society of Engineering (JSCE); a metodologia proposta por
GOMES (2002), item 2.3.7, que tem como base o método proposto por Toralles-Carbonari et
al. (1996); a metologia proposta por Tutikian (2004), item 2.3.8, que é baseado no método
IPT/EPUSP (HELENE e TERZIAN, 1992); a metodologia proposta por Repette-Melo (2005),
item 2.3.9, trata-se de um método baseado na incorporação de agregado em pasta.
2.3.1 Método de dosagem proposto por Okamura (1995)
É provavelmente o primeiro método de proporcionamento da mistura para concreto
auto-adensável (CAA). Para um concreto ser dosado de modo que cumpra os requisitos de
auto-adensabilidade, deve possuir (OKAMURA e OUCHI, 2003): limitada quantidade de
agregados, baixa relação água/cimento e altas dosagens de aditivo superplastificante. O
experimento considera que o concreto consiste de duas fases: argamassa e agregado graúdo. O
volume de agregado graúdo foi limitado em 50% do volume total do concreto, enquanto que a
quantidade de agregado miúdo foi limitada em 40% do volume total da argamassa. A relação
água/cimento e a dosagem do aditivo superplastificante são obtidas através dos testes de
argamassa, onde a capacidade de fluir e viscosidade exigida para a argamassa são alcançadas
pela variação do conteúdo de superplastificante e da relação água/cimento. A dosagem de
aditivo superplastificante e a relação a/c não foram quantificadas, embora Okamura (1997)
especifique que a relação a/c deve se situar entre 0,90 e 1,00, em volume, dependendo das
propriedades dos finos, enquanto o aditivo é determinado experimentalmente, até o material
apresentar as características esperadas. Um esquema do procedimento da dosagem de
Okamura está representado na figura 20.
Capítulo 2 – Revisão Bibliográfica
58
Figura 20 - Esquema de procedimento de dosagem (OKAMURA e OUCHI, 2003).
Os ensaios indicados por Okamura para verificar a auto-adensabilidade do concreto
são: u-box, v-funnel e o slump flow, mas caso a mistura necessite de correções deve-se realizar
testes para a medição das propriedades da argamassa e caracterização dos materiais, que são o
slump flow e o v-funnel em escala reduzidas, mostrados nas figuras 21 e 22 respectivamente.
Figura 21 - Slump flow para argamassas Figura 22 - V-funnel para argamassas
(OKAMURA e OUCHI, 2003, p.7) (OKAMURA e OUCHI, 2003, p.7)
Capítulo 2 – Revisão Bibliográfica
59
Estes ensaios testam a deformabilidade e a viscosidade do concreto e a
deformabilidade e a viscosidade da argamassa
2.3.2 Método de dosagem proposto por Petersson et al. (1996) e Billberg (1999).
Baseado na metodologia de dosagem de Okamura (1995), Petersson et al. (1996) e
Billberg (1999) desenvolveram uma metodologia de dosagem de CAA a qual consiste na
determinação de certo esqueleto granular e um volume mínimo de pasta que garanta boa
capacidade de passar no l-box adequado slump flow.
Para essa metodologia o pó são partículas menores do que 250 µm e o conteúdo de
água e de superplastificantes são ajustados para alcançar a resistência à compressão desejada,
obter viscosidade suficiente e produzir baixa tensão.
2.3.3 Método de dosagem proposto por Sedran et al. (1996).
Esta metodologia de dosagem de CAA também se baseia na metodologia de dosagem
de Okamura (1995) e consiste em usar um modelo computacional para determinação de um
esqueleto granular compacto, considerando o efeito parede e a viscosidade da mistura.
Nessa metodologia a dosagem de finos é ajustada para acomodar materiais de origem
local e a resistência do concreto. O conteúdo de superplastificante é definido por meio do
teste do Funil de Marsh e o ajuste final do conteúdo de água e superplastificante são feitos
para a obtenção de uma viscosidade aceitável usando o reômetro e o teste do slump flow.
Capítulo 2 – Revisão Bibliográfica
60
2.3.4 Método de dosagem proposto pela EFNARC (2002)
Este procedimento de dosagem tem como base o método proposto por Okamura (1995)
e estabelece a seguinte seqüência:
• Fixação de um teor de ar incorporado;
• Determinação do volume de agregado graúdo;
• Determinação do consumo de areia;
• Projeto de composição da pasta;
• Determinação da relação ótima água/finos e teor de superplastificante na
argamassa;
• Obtenção das propriedades do concreto através de ensaios apresentados para se
verificar se o concreto obtido apresenta as propriedades de preenchimento, de
escoamento e adequada resistência à segregação.
Segundo a EFNARC a composição do CAA deve seguir os seguintes parâmetros:
• Finos são todas as partículas inferiores a 0,125 mm: cimento, adições e finos da
areia. E recomenda-se que o volume total de finos seja de 160 a 240 dm
3
/m
3
.
• Agregado miúdo, ou areia, é a fração de agregados entre 0,125 mm e 4 mm.
• Agregado graúdo, ou pedra, é a parcela de agregado de dimensão superior a 4 mm.
E recomenda-se que o volume de agregado graúdo esteja entre 280 e 350 dm
3
/m
3
.
• Pasta é o componente do traço constituído por finos, água, ar mais o
superplastificante. E recomenda-se que o volume total de pasta seja no mínimo
400 dm
3
/m
3
.
• Argamassa é a pasta mais a areia.
• O consumo de cimento está entre 350 e 450 kg/m
3
.
• A relação volumétrica água/finos está entre 0,80 e 1,10.
• O volume total de água não excede 200 l/m
3
• A relação volumétrica areia/pasta é de no máximo 0,5.
• A relação volumétrica areia/argamassa está entre 0,40 e 0,50.
• O teor de ar incorporado pode ser estabelecido em 2%, ou seja o volume de ar
pode ser tomado igual a 20 dm
3
/m
3
.
Capítulo 2 – Revisão Bibliográfica
61
• O consumo de agregado graúdo deve ser em torno de 50-60% do agregado total.
• O volume de areia na argamassa deve estar entre 40% e 50%.
Para este método a própria EFNARC (2002) ressalta que podem resultar alguns
parâmetros que podem não obedecer aos limites citados acima.
2.3.5 Método de dosagem proposto por Araújo (2003)
Esta metodologia de dosagem de CAA tem como base as recomendações do EFNARC
(2002), a qual é baseada na metodologia de dosagem de Okamura (1995). A metodologia
consiste na utilização de um programa computacional que foi desenvolvido baseado na
metodologia do EFNARC (2002) para obtenção dos quantitativos dos materiais a partir dos
parâmetros de entrada: volume de pedra, relação pedra/areia, relação água/finos, para certo
consumo de cimento e certa porcentagem de superplastificante. A partir do programa é obtido
um traço inicial que procura satisfazer a certas condições descritas no EFNARC (2002).
Os principais passos dessa metodologia serão descritos a seguir:
• Caracterização dos materiais
• Verificação da compatibilidade do cimento com o superplastificante
• Obtenção de uma dosagem inicial que obedeça a certas relações entre os diversos
componentes do concreto
• Ajuste da relação água/finos
• Ajuste da argamassa introduzindo-se o superplastificante
• Ajuste final do traço no próprio concreto fresco
• Obtenção das características mecânicas do concreto endurecido
Capítulo 2 – Revisão Bibliográfica
62
2.3.6 Método de dosagem proposto por Nan Su et al. (2001)
A principal consideração deste método é o preenchimento do vazio do esqueleto dos
agregados graúdos pouco compactados com argamassa. Normalmente a taxa de compactação
de agregados graúdos é de 52 a 58%, ou seja, há de 42 a 48% de vazios que necessitam ser
ocupados pela argamassa do concreto de acordo com a ASTM C29.
O objetivo desse método é obter uma primeira mistura de um concreto auto-adensável,
cuja principal consideração é o preenchimento do vazio do esqueleto dos agregados graúdos
pouco compactados com a argamassa. Segundo as especificações da Japanese Society of
Engineering (JSCE) apud Su et al. (2001, p.1800), mostradas na tabela 11, com esse método é
preciso somente que se escolham materiais adequados, se façam os cálculos, os testes de
trabalhabilidade e ajustes finais de traço e se obterá um concreto auto-adensável com elevada
fluidez e resistência à segregação.
Tabela 11 - Especificações para CAA segundo a JSCE (Japanese Society of Civil Engineering (JSCE) apud SU
et al., 2001, p.1800).
Os passos a serem seguidos para o desenvolvimento desse método são:
• Cálculo das quantidades de agregados miúdo e graúdo;
• Cálculo do consumo de cimento;
• Cálculo da quantidade de água na mistura;
Capítulo 2 – Revisão Bibliográfica
63
• Cálculo da quantidade de cinza volante e escória de alto forno;
• Cálculo da quantidade total de água;
• Cálculo da dosagem de aditivo superplastificante;
• Ajuste da quantidade de água;
• Primeiras misturas e testes de trabalhabilidade do CAA;
• Ajuste final da mistura.
2.3.7 Método de dosagem proposto por Gomes (2002)
A metodologia de dosagem de Gomes (2002) é voltada para a dosagem de CAA de alta
resistência (CADAR) e o procedimento está ilustrado na figura 23. O objetivo desta
metodologia é desenvolvimento de um concreto com uma pasta otimizada que preencha os
vazios dos agregados e garanta a fluidez do concreto sem apresentar bloqueio. O
procedimento tem como base o método proposto por Toralles-Carbonari et al. (1996).
Capítulo 2 – Revisão Bibliográfica
64
Figura 23 - Metodologia de dosagem de Gomes (2002)
Essa metodologia assume que o concreto é um material bifásico consistindo de uma
pasta, que proporciona fluidez e coesão, e de um esqueleto granular que proporciona
integridade mecânica. Esta hipótese foi utilizada por Su et al (2001) e Saak et al. (2001) para
obter CAA de resistência normal.
Para esta metodologia de dosagem de concreto auto-adensável de alta resistência
diferentes aspectos podem ser considerados. Inicialmente, os requisitos e componentes dos
materiais são selecionados. Então, a pasta e o esqueleto de agregado são otimizados
separadamente usando testes que permitam a variação de um parâmetro de mistura em cada
estágio. Finalmente, são feitos testes no concreto com variações nos volumes das pastas para a
determinação da mistura ótima de concreto. Este procedimento sugere que a viscosidade e
fluidez da pasta governam as propriedades de movimentação e escoamento do concreto sob a
ação do seu próprio peso.
Capítulo 2 – Revisão Bibliográfica
65
O processo é executado em três passos: obtenção da composição da pasta;
determinação do esqueleto de agregado; e, seleção do conteúdo da pasta.
Com o objetivo de obtenção de um CADAR com resistência à compressão de pelo
menos 50 MPa aos 7 dias e qualidades auto-compactáveis, as exigências para a dosagem são
formuladas como se segue:
• Otimizar as relações aditivo superplastificante/cimento (sp/c) e finos/cimento (f/c)
para que se obtenha uma pasta com alta fluidez e boa coesão;
• Determinar um esqueleto de agregado com um mínimo conteúdo de vazios
possível;
• Determinar uma pasta com as exigências de auto-compactabilidade do concreto
fresco, assim como capacidade de preenchimento, capacidade de passar e
resistência à segregação;
• Possuir uma relação água/aglomerante baixa (a/agl< 0,40).
2.3.8 Método de dosagem proposto por Tutikian (2004)
Este método permite a composição da mistura com quaisquer materiais disponíveis,
sem a necessidade de realização de ensaios de caracterização dos aglomerantes e agregados.
Primeiro, dosa-se um concreto convencional com cimento, agregado miúdo, agregado graúdo
e água, para a determinação do teor ideal de argamassa seca. Este procedimento é baseado no
método IPT/EPUSP (HELENE e TERZIAN, 1992). Segundo acrescenta-se o aditivo
superplastificante e finos. A dosagem do aditivo é feita experimentalmente, enquanto que a
quantidade de finos é determinada pela substituição de um elemento do concreto
convencional. E por último, realizam-se os ensaios de trabalhabilidade propostos, e caso o
concreto não se enquadre nos requisitos, fazem-se pequenas correções.
Capítulo 2 – Revisão Bibliográfica
66
2.3.9 Método de dosagem proposto por Repette-Melo (2005)
Desenvolvido na Universidade Federal de Santa Catarina para a dosagem de CAA
contendo fíler calcário, proporciona-se um concreto, ou uma família de concretos, com base
na resistência à compressão requerida. Resumidamente, trata-se de um método baseado na
incorporação de agregado em pasta, em que a relação água/cimento é definida para a
resistência desejada com base na relação água/cimento - resistência do cimento utilizado.
Incorpora-se o fíler à mistura cimento-água (relação água/cimento para a resistência desejada)
no teor necessário para que não haja exsudação e segregação dos finos da pasta. Na
composição da pasta somente é empregada à fração do fíler com partículas menores do que
0,075mm. A fração com partículas maiores do que 0,075mm são considerados como parte do
agregado miúdo. A relação agregado miúdo/argamassa e o teor de aditivo superplastificante
são definidos para que a argamassa atenda aos requisitos de espalhamento e escoamento no
funil V (de argamassa). Ajusta-se, então, o teor de fíler na argamassa, avaliando-se a
economia e a auto-compactabilidade das misturas. A composição do agregado graúdo deve
resultar no menor teor de vazios no ensaio da massa unitária no estado solto e ter curva
granulométrica enquadrada nos limites definidos pelo método. O teor de agregado graúdo e o
ajuste final do teor de superplastificante são realizados no concreto, nos ensaios de
espalhamento, funil V e caixa L. A resistência à compressão obtida por ensaios na argamassa
e no concreto.
Capítulo 3 – Programa Experimental
67
3 PROGRAMA EXPERIMENTAL
3.1 Metodologia Utilizada na Pesquisa
A metodologia de dosagem utilizada nessa pesquisa foi à metodologia de Gomes
(2002). Essa metodologia que divide o concreto em duas fases foi escolhida por ser uma
metodologia fácil de reproduzir, a divisão do procedimento em duas fases permite que o
responsável pelo trabalho execute uma tarefa e depois a outra sem atropelos e sobreposições e
também pela vantagem de se utilizar o aditivo superplastificante no seu ponto de saturação,
extraindo-se assim todo o seu benefício sem desperdícios por se tratar de um componente caro
se comparado aos outros materiais.
A seqüência da metodologia utilizada na pesquisa segue os seguintes passos:
• Escolha e caracterização dos materiais;
• Verificação da compatibilidade do cimento com o superplastificante;
• Obtenção e otimização da pasta;
• Obtenção e otimização do esqueleto de agregado;
• Dosagem do CAA e ajuste do volume de pasta;
• Verificação da autocompatibilidade através dos ensaios característicos;
• Obtenção das características mecânicas do concreto endurecido.
Esta metodologia é voltada para a dosagem de CAA de alta resistência (CADAR). O
objetivo dessa metodologia é o desenvolvimento de um concreto com uma pasta otimizada
que preencha os vazios dos agregados e garanta a fluidez do concreto sem apresentar
bloqueio. Este método considera o concreto como bifásico, sendo uma fase pasta, que
proporciona fluidez e coesão, e a outra o esqueleto granular, que proporciona integridade
mecânica. Estas fases, descritas a seguir, podem ser obtidas e otimizadas separadamente,
buscando as propriedades desejadas do material.
Capítulo 3 – Programa Experimental
68
3.1.1 Obtenção e otimização da pasta
A pasta consiste de uma mistura de cimento, água, superplastificante e adições. Esta
pasta tem como parâmetros principais o tipo de cimento, relação água/cimento, tipo e
dosagem de superplastificante, tipo e dosagem das adições.
A otimização da pasta consiste em se achar a melhor seleção do tipo e dosagem de
superplastificante e adições para uma determinada relação água/cimento (a/c). As dosagens
são utilizadas em função do peso do cimento: parte sólida do superplastificante/cimento
(sp/c), água/cimento (a/c), adições/cimento (Ad/c).
A relação a/c é fixada para se alcançar as consideráveis resistência e durabilidade. A
reologia da pasta é controlada pelo teor de superplastificante, para cada relação Ad/c
empregada.
Os testes que são usados para a otimização da pasta são baseados no Funil de Marsh e
minicone, os quais são usados para o controle da pasta. O teste do Funil de Marsh é usado
para determinar a dosagem ótima de superplastificante (sp/c), ele consiste em determinar o
tempo necessário para certo volume de pasta fluir através do funil, variando a relação sp/c em
diferentes pastas sem finos e com finos, a dosagem destes pode ser incrementada na ordem de
0,1 em peso do cimento. Para cada pasta com porcentagem de aditivo correspondente ao
ponto de saturação realiza-se o ensaio do minicone. O teste do minicone é usado para
selecionar a dosagem ótima de finos, a qual pode ser definida como aquela onde a pasta com a
correspondente saturação sp/c tem um espalhamento final de 180±10 mm e um tempo de
alcance do diâmetro de 115 mm (T
115
) de 3±1 s. A pasta que satisfizer tais parâmetros é
escolhida como ótima, assegurando uma boa fluidez e coesão moderada.
Capítulo 3 – Programa Experimental
69
3.1.2 Obtenção e otimização do esqueleto de agregado
Nesta etapa, as proporções do esqueleto granular são obtidas para um mínimo
conteúdo de vazios no estado seco de diferentes misturas de areia-brita, não compactadas.
Para estas misturas, apenas uma ótima relação areia/brita tem de ser determinada.
Normalmente o tamanho máximo dos agregados é limitado em 20 mm para que o
CAA tenha alta capacidade de fluir sem problemas de segregação, e quanto menor for à
quantidade de partículas de material, menos atrito ocorrerá entre elas no adensamento da
mistura. O volume dos agregados no CAA, especialmente os agregados graúdos, é menor do
que no concreto convencional também pelas mesmas razões.
A combinação ótima dos agregados é obtida levando-se em consideração a densidade
de empacotamento e o menor conteúdo de vazios (PETERSSON et al., 1996; TORALLES-
CARBONARI et al., 1996; O`REILLY, 1998). Também se devem minimizar o volume e os
vazios entre os grãos dos agregados, pois assim diminuirá a necessidade de pasta para a
lubrificação, atenuando a retração e porosidade do concreto.
3.1.3 Definição da composição do concreto
Uma vez determinada à composição da pasta e a relação entre os agregados graúdos e
miúdos, falta somente conhecer o volume de pasta para definir a composição do concreto. O
concreto com o mínimo conteúdo de pasta que atende aos requisitos de auto-compactabilidade
e alta resistência à compressão será considerado como ótimo.
O mínimo conteúdo de pasta necessário no concreto é definido pelo volume de pasta
que preenche os vazios no esqueleto de agregado e um excesso de pasta que assegura a
capacidade de fluir mantendo as partículas dos agregados separadas. (TORALLES-
CARBONARI et al., 1996)
Capítulo 3 – Programa Experimental
70
Para definir o volume da pasta, são executados testes no concreto fazendo-se variar o
volume da mesma, verificando-se as propriedades no estado fresco através de testes.
• Capacidade de Preenchimento: Espalhamento pelo Cone de Abrams (SlumpFlow);
Espalhamento pelo T
50cm
; Funil em V (V-Funnel);
• Capacidade de Passar: J-ring; Caixa em L (L-box);
• Resistência à Segregação: T
5min
no Funil em V (V-Funnel at T
5min
); GTM;
A composição ideal seria aquela que atendesse aos parâmetros dos testes e
apresentasse o menor volume de pasta requerido.
Para o desenvolvimento dessa metodologia foi utilizado um programa computacional
(MathCad) para obtenção da dosagem inicial do CAA (mostrado em anexo), a partir dos
parâmetros da composição da pasta: tipo de cimento, relação água/cimento, tipo e dosagem de
superplastificante, tipo e dosagem das adições, e fixando o conteúdo de areia como sendo
40% do volume da argamassa, como propôs Okamura et al. (1997) para o CAA.
A tabela 12 fornece os parâmetros utilizados no programa para a composição de 1 m
3
de argamassa. Para este procedimento matemático foi assumido que a areia estava saturada,
estado de superfície seca dentro da argamassa, e por isso, a água necessária para a saturação
foi adicionada usando o coeficiente de absorção.
Tabela 12 – Parâmetros utilizados no programa para a composição da argamassa.
V
as
: Volume da areia seca (m
3
)
ω
sp
: Peso do superplastificante (sólido) kg/m
3
V
p
: Volume da pasta (m
3
)
ω
p
: Peso da pasta kg/m
3
ρ
as
: Densidade real da areia seca (kg/m
3
) ρ
sp
: Densidade do superplastifican
te (líquido)
kg/m
3
ω
as
: Peso da areia seca (kg) γ
sp
: Conteúdo de sólidos do superplastificante
(%)
a/c: Relação água/cimento V
sp
: Volume do superplastificante (líquido)
litro/m
3
Ad/c: Relação adição/cimento A
a
: Coeficiente de absorção da areia (%)
sp/c
: Relação superplastificante (sólido)
/cimento
H
a
: Umidade da areia (%)
ρ
p
: Densidade da pasta (kg/m
3
)
A
adc
: Água adicionada em kg/m
3
ω
c
: Peso do cimento kg/m
3
ω
asc
: Peso corrigido da areia (kg)
ω
a
: Peso da água kg/m
3
ω
Ad
: Peso da adição kg/m
3
Capítulo 3 – Programa Experimental
71
Os passos para o programa são os que seguem:
Proporções da mistura para 1 m
3
de argamassa:
Volume de argamassa: 1 = V
as
+ V
p
, com V
as
=0.4
(3.1)
Por isso, ω
as
= 0.4 ρ
as
e ω
p
= 0.6 ρ
p
(3.2)
Onde, ω
p
= ω
c
+ ω
a
+ ω
Ad
+ ω
sp
(3.3)
E ω
a
= a/c ω
c
, ω
Ad
=[(Adc)/100] ω
c
e ω
sp
=[(sp/c)/100] ω
c
.
Para determinar o peso do cimento por m
3
, substituímos as equações anteriores na
equação 3.3, teremos:
ω
c
= (0.6 ρ
p
) / (1+ a/c + 0.01 Ad/c +0.01 sp/c) (3.4)
O volume líquido do superplastificante em litros por m
3
da argamassa é determinado
da seguinte forma:
V
sp
= (100000 / ρ
sp
) / (ω
sp
/γ
sp
)
(3.5)
Água adicionada para 1 m
3
de argamassa é obtida pela fórmula:
A
ad/c
= (a/c ω
c
) – {ω
sp
[(100/γ
sp
) – 1]} + ω
as
[(A
a
– H
a
) / 100] (3.6)
Onde o segundo termo representa o conteúdo de água do superplastificante e o terceiro
termo representa a água a ser adicionada para a saturação da areia (assumida como seca) e a
umidade real da areia.
Quando a areia estiver úmida, para a correção da adição da água na equação 3.6, o
peso da areia também deverá ser corrigido:
Capítulo 3 – Programa Experimental
72
ω
asc
= ω
as
[1+ (H
a
/100)] (3.7)
A composição de 1 m
3
de concreto foi obtida usando as tabelas 13 e 14, e o
procedimento descrito a seguir. Note que os agregados foram assumidos como saturado
estado de superfície seca dentro do concreto, e por isso, a água para a saturação foi adicionada
usando o coeficiente de absorção.
Tabela 13 – Parâmetros utilizados no programa para a composição de 1 m
3
de concreto.
V
a
: Volume de areia (m
3
)
ω
p
: Peso da pasta kg/m
3
V
b
: Volume de brita (m
3
)
ω
a
: Peso da água kg/m
3
V
p
: Volume de pasta (m
3
)
ω
Ad
: Peso da adição kg/m
3
ω
c
: Peso do cimento (kg/m
3
) ω
sp
: Peso do superplastificante (sólido) kg/m
3
a/c: Relação água/cimento V
sp
: Volume do superplastificante (líquido)
litro/m
3
Ad/c: Relação adição/cimento
ρ
sp
: Densidade do superplastificante (líquido)
kg/m
3
sp/c: Relação superplastificante (sólido)
/cimento
γ
sp
: Conteúdo de sólidos do superplastificante
(%)
ρ
p
: Densidade da pasta (kg/m
3
)
A
b
: Coeficiente de absorção da brita (%)
ω
as
: Peso da areia seca (kg)
H
b
: Umidade da brita (%)
ρ
as
: Densidade real da areia seca (kg/m
3
)
A
adc
: Água adicionada em kg/m
3
ω
bs
: Peso da brita seca (kg) ω
asc
: Peso corrigido da areia (kg)
ρ
bs
: Densidade real da brita seca (kg/m
3
) ω
bsc
: Peso corrigido da brita (kg)
a/b: Relação areia/brita
Proporções da mistura para 1 m
3
de concreto:
Considerando que o conteúdo de ar da pasta é mantido no concreto, a composição
volumétrica é dada como:
V
a
+ V
b
+ V
p
= 1 m
3
(3.8)
Para uma dada composição e volume de pasta (V
p
), o peso de cimento é:
ω
c
= (V
p
ρ
p
) / (1+ a/c + 0.01 Ad/c +0.01 sp/c) (3.9)
O conteúdo de agregados secos pode ser determinado pelo uso das seguintes equações:
Capítulo 3 – Programa Experimental
73
(ω
as
/ρ
as
) + (ω
bs
/ρ
bs
) = 1-V
p
(3.10)
ω
as
= ω
p
a/b (3.11)
Temos:
ω
bs
= (1 – V
p
) / [(a/b/ρ
as
) + (1/ρ
bs
)] ; ω
as
= [a/b (1 – V
p
)] / [(a/b/ρ
as
) + (1/ρ
bs
)]
(3.12)
Água adicionada para 1 m
3
de concreto é obtida pela fórmula:
A
adc
= (a/c ω
c
) – {ω
sp
[(100/γ
sp
) – 1]} + ω
as
[(A
a
– H
a
) / 100] + ω
bs
[(A
b
– H
b
) / 100]
(3.13)
Onde o segundo termo representa o conteúdo de água do superplastificante e os
últimos termos representam a água a ser adicionada para a saturação dos agregados (os
assumido secos) e a umidade real dos agregados.
Quando os agregados estiverem úmidos, os pesos dos agregados deverão também ser
corrigidos, assim:
ω
asc
= ω
as
[1 + (H
a
/100)] (3.14)
ω
bsc
= ω
bs
[1 + (H
b
/100)] (3.15)
3.2 Caracterização dos Materiais
3.2.1 Cimento
Foram usados dois tipos de cimento. O cimento composto pozolânico CP II-Z-32RS
(com adição de material pozolânico e resistente a sulfatos) e o cimento composto CP II-F 32
Capítulo 3 – Programa Experimental
74
(com adição de material carbonático – fíler), onde suas características físicas e químicas,
fornecidas pelo fabricante, estão apresentadas na tabela 14 e 15 respectivamente.
Tabela 14: Caracterização física e química do cimento CP II-Z 32RS
ENSAIOS QUÍMICOS
ENSAIO NORMAS UNIDADE
RESULTADOS
ESPECIFICAÇÃO
NORMA NBR
11578/91
Perda ao Fogo – PF NBR NM 18
% 5,21
≤6,5
Óxido de Magnésio – MgO PO 00435 % 2,60
≤6,5
Anidrido Sulfúrico – SO
3
PO 00435 % 3,01
≤4,0
Resíduo Insolúvel – RI NM 15:2004
% 7,56
≤16,0
Equivalente Alcalino em
Na
2
O (0,658 x K
2
O % +
Na
2
O %)
- % 0,90 Não aplicável
Óxido de Cálcio Livre -
CaO (Livre)
NBR NM 13
% 1,41 Não aplicável
ENSAIOS FÍSICOS E MECÂNICOS
ENSAIO NORMAS UNIDADE
RESULTADOS
ESPECIFICAÇÃO
NORMA NBR
11578/91
Área Específica (Blaine) NBR NM 76
cm
2
/g 3450
≥2600
Massa Específica NBR NM 23
g/cm
3
3,02 Não aplicável
Densidade Aparente - g/cm
3
1,1 Não aplicável
Finura – Resíduo na
Peneira de 0,075mm (#200)
NBR 12826 % 2,4 ≤12,0
Finura – Resíduo na
Peneira de 0,044mm (#325)
NBR 12826 % 13,0 Não aplicável
Água da Pasta de
Consistência Normal
NBR NM 43
% 27,1 Não aplicável
Ínicio de Pega NBR NM 65
h:min 02:25
≥1
Fim de Pega NBR NM 65
h:min 03:30
≤10 (facultativo)
Expansibilidade de Le
Chatelier – a Quente
NBR 11582 mm 0,50 ≤5
RESISTÊNCIA À COMPRESSÃO (MPa) – NBR 7215/96
Idade (dias) Mín. Máx. Média Desvio
ESPECIFICAÇÃO
NORMA NBR
11578/91
1 Não aplicável
3 24,0 26,8 25,1 0,85
≥10,0
7 28,7 32,0 30,4 0,97
≥20,0
28 37,1 40,0 38,3 0,73
≥32,0
Capítulo 3 – Programa Experimental
75
Tabela 15: Caracterização física e química do cimento CP II-F 32
ENSAIOS QUÍMICOS
ENSAIO NORMAS UNIDADE
RESULTADOS
ESPECIFICAÇÃO
NORMA NBR
11578/91
Perda ao Fogo – PF NBR NM 18
% 4,83
≤6,5
Óxido de Magnésio – MgO PO 00435 % 2,25
≤6,5
Anidrido Sulfúrico – SO
3
PO 00435 % 2,42
≤4,0
Resíduo Insolúvel – RI NM 15:2004
% 0,88
≤16,0
Equivalente Alcalino em
Na
2
O (0,658 x K
2
O % +
Na
2
O %)
- % 0,94 Não aplicável
Óxido de Cálcio Livre -
Cão (Livre)
NBR NM 13
% 1,16 Não aplicável
ENSAIOS FÍSICOS E MECÂNICOS
ENSAIO NORMAS UNIDADE
RESULTADOS
ESPECIFICAÇÃO
NORMA NBR
11578/91
Área Específica (Blaine) NBR NM 76
cm
2
/g 3420
≥2600
Massa Específica NBR NM 23
g/cm
3
3,04 Não aplicável
Densidade Aparente - g/cm
3
1,1 Não aplicável
Finura – Resíduo na
Peneira de 0,075mm (#200)
NBR 12826 % 1,8 ≤12,0
Finura – Resíduo na
Peneira de 0,044mm (#325)
NBR 12826 % 12,4 Não aplicável
Água da Pasta de
Consistência Normal
NBR NM 43
% 26,9 Não aplicável
Ínicio de Pega NBR NM 65
h:min 02:45
≥1
Fim de Pega NBR NM 65
h:min 03:45
≤10 (facultativo)
Expansibilidade de Le
Chatelier – a Quente
NBR 11582 mm 0,50 ≤5
RESISTÊNCIA À COMPRESSÃO (MPa) – NBR 7215/96
Idade (dias) Mín. Máx. Média Desvio
ESPECIFICAÇÃO
NORMA NBR
11578/91
1 Não aplicável
3 25,2 27,6 26,2 0,69
≥10,0
7 30,1 33,2 31,7 0,92
≥20,0
28
≥32,0
Capítulo 3 – Programa Experimental
76
3.2.2 Agregados
A natureza mineralógica dos agregados miúdos e graúdos areia e pedra
respectivamente, utilizada no experimento são de origem quartzosa. O agregado miúdo
utilizado, a areia natural, foi o disponível na Região Metropolitana da Cidade do Recife. Essa
areia é considerada muito uniforme, pois apresenta grande concentração de uma única faixa
de grãos. A brita utilizada tem dimensão máxima de 19 mm. As massas específicas dos
agregados graúdos e miúdos foram determinadas através do ensaio descrito na NBR NM 53
(ABNT, 2003b) – agregado graúdo – Determinação de massa específica aparente e absorção
de água, e NBR NM 52 (ABNT, 2003a) – agregado miúdo – Determinação de massa
específica aparente, respectivamente, enquanto as massas unitárias foram determinadas
baseadas no ensaio da NBR 7251 (ABNT, 1982) – agregado em estado solto – Determinação
da massa unitária. A composição granulométrica foi determinada de acordo com o
estabelecido na NBR NM 248 (ABNT, 2003c) – agregados – Determinação da composição
granulométrica. Para estes ensaios, a amostra foi coletada conforme a NBR NM 26 (ABNT,
2001b) agregados – Amostragem.
A tabela 16 apresenta os resultados dos ensaios de caracterização dos agregados
empregados.
Tabela 16 - Caracterização dos agregados.
Agregados graúdos Agregado miúdo Ensaios
Brita 0 Brita 1 Areia natural
Massa específica (g/cm
3
) 2,78 2,78 2,63
Massa unitária (g/cm
3
) 1,52 1,43 1,48
Coeficiente de Absorção (%) 0,885 0,436 0,972
Diâmetro máximo (mm) 12,5 19 4,8
Módulo de finura 6,42 6,94 2,25
Na tabela 17 encontra-se a distribuição granulométrica dos agregados usados e na
figura 24 têm-se as respectivas curvas granulométricas.
Capítulo 3 – Programa Experimental
77
Tabela 17 - Distribuição granulométrica dos agregados usados.
Agregados Graúdos Agregado Miúdo
Aberturas das peneiras
(mm)
Porcentagem Retida Acumulada
(%)
Porcentagem Retida
Acumulada (%)
19,00 0,0 0,3 0,0
12,50 12,8 49,8 0,0
9,50 46,4 93,7 0,0
6,30 85,8 99,8 0,0
4,80 96,6 99,9 1,1
2,40 99,5 99,9 4,2
1,20 99,7 99,9 12,4
0,60 99,7 99,9 38,7
0,30 99,8 100,0 76,1
0,15 99,8 100,0 92,6
0,075 99,9 100,0 99,1
Fundo 100,0 100,0 100,0
Dimensão Máxima 12,5 mm 19 mm 4,8 mm
Limite Granulométrico BRITA 0 BRITA 1 AREIA MÉDIA
Curva Granulométrica dos Agregados
0
20
40
60
80
100
0,01 0,1 1 10 100
Peneiras (mm)
(%) Passante
Brita1
Brita 0
Areia
Figura 24 - Curva granulométrica dos agregados
3.2.3 Adições
Nos ensaios, foram utilizados como adições o metacaulim e o pó de pedra. Como um
dos objetivos da pesquisa é utilizar rejeitos para melhorar a coesão da mistura, o pó de pedra
Capítulo 3 – Programa Experimental
78
foi escolhido por ser um pó de granulometria adequada e ser rejeito das pedreiras. O
metacaulim é uma adição mineral aluminosilicosa obtida, normalmente, da calcinação, entre
600ºC e 900ºC, de alguns tipos de argilas, como as cauliníticas e os caulins. O pó de pedra é
um material finamente dividido, com diâmetro médio próximo ao do cimento e sem atividade
química, ou seja, sua ação se resume a um efeito físico de empacotamento granulométrico e
ação como pontos de nucleação para a hidratação dos grãos de cimento. Neste estudo, o pó de
pedra é o resíduo gerado pelas pedreiras durante as etapas de britagem e beneficiamento da
rocha, o qual constitui um problema econômico e de grande risco ambiental. Neste estudo foi
utilizado o pó de pedra com granulometria que passasse na peneira #100 para o melhor
preenchimento da curva granulométrica do CAA final.
O metacaulim utilizado foi proveniente de um fornecedor da região e será chamado de
MC (metacaulim). O pó de pedra tem origem também de um fornecedor da região e será
chamado de PP (pó de pedra) – é um pó de pedra proveniente de rejeito de uma pedreira da
Região do Recife. A análise química desses finos, a qual foi realizada no NEG/LABISE
(Núcleo de Estudos de Granitos/ Laboratório de Isótopos Estáveis) da Universidade Federal
de Pernambuco, através de um espectrômetro de fluorescência de Raio-X, está apresentada na
tabela 18.
Capítulo 3 – Programa Experimental
79
Tabela 18 - Análise química dos finos através do espectrômetro de fluorescência de Raio-X
ELEMENTO MC PP
SiO
2
46,87 57,58
Fe
2
O
3
- 10,63
CaO 1,79 6,07
Al
2
O
3
31,90 9,69
K
2
O 0,57 9,80
TiO
2
1,85 1,61
P
2
O
5
1,58 1,41
MgO 0,08 0,51
MnO - 0,24
SO
3
0,37 0,15
Cr
2
O
3
0,09 0,04
NiO 0,02 0,02
CuO - 0,01
ZnO 0,01 0,04
Ga
2
O
3
0,03 0,01
As
2
O
3
- 0,01
Rb
2
O
0,01 0,11
SrO 0,23 0,10
ZrO
2
0,15 0,11
Nb
2
O
2
- 0,01
BaO 0,38 0,19
Fe
2
O
3
t 11,74 -
Cl 0,12 -
PbO 0,06 -
Y
2
O
3
0,01 -
ThO
2
0,01 -
U
3
O
8
tr -
Na
2
O -
Perda ao fogo
2,51 1,57
total 100,02
99,92
Podem-se notar na tabela 18 que o metacaulim e o pó de pedra são materiais ricos em
sílica amorfa o que pode ser um indicador que estes finos sejam pozolânicos. Isto pode ser
comprovado a partir de um ensaio de raio-x, que para este trabalho não foi feito.
Na tabela 19 encontram-se as massas específicas e unitárias desses finos. Dados
conseguidos com os fornecedores desses materiais.
Capítulo 3 – Programa Experimental
80
Tabela 19 - massas específicas e unitárias dos finos utilizados
Massa Específica (kg/dm
3
)
Massa unitária (kg/dm
3
)
MC
2,55 1,32
PP 2,78 1,43
3.2.4 Aditivos
Foi utilizado um aditivo superplastificante de terceira geração a base de
policarboxilato. As características desse material foram fornecidas pelo fabricante e mostradas
na tabela 20.
Tabela 20 - Características do aditivo
Dados Técnicos do Aditivo
Função Principal Superplastificante de 3º Geração
Base Química Policarboxilatos
Aspecto Líquido de Baixa Viscosidade
Cor Amarelo Âmbar
Densidade 1,08 g/cm
3
pH 3,5 ~ 5,5
Porcentagem de Sólidos
30
Capítulo 4 – Resultados e Discussões
81
4 RESULTADOS E DISCUSSÕES
4.1 Aplicação da Metodologia de Dosagem
4.1.1 Fase pasta
Para se obter uma pasta ótima com uma alta capacidade de fluir e boa coesão é
necessária uma apropriada determinação da dosagem de superplastificante e fíler, através de
métodos de testes simples.
A pasta é tomada como uma mistura de cimento, água, superplastificantes e adições.
Por conseguinte, os parâmetros que definem a composição da pasta são: o tipo de cimento,
relação água/cimento, tipo e dosagem de superplastificante, tipo e dosagem das adições.
As dosagens, com relação ao peso do cimento, da água, parte sólida do
superplastificante, adição (metacaulim e pó de pedra) são demonstradas como a/c, sp/c, Ad/c,
respectivamente. Além disso, mc/c e pp/c denotam as dosagens de metacaulim e pó de pedra
quando utilizados.
A relação a/c é limitada devido às considerações de resistência e durabilidade. Esta
relação tem sido fixada entre 0,35 e 0,40 durante o processo de otimização de acordo com a
dosagem usual do CADAR (MCLEISH, 1996; SARI et al, 1999; NAGAI et al., 1999). As
outras dosagens têm que ser determinadas em função da natureza dos materiais usados.
4.1.1.1 Compatibilidade do cimento com o aditivo obtendo o ponto de saturação
A avaliação da compatibilidade do cimento, com o aditivo superplastificante
empregando dosagens de concreto experimentais é oneroso e trabalhoso, em função do
Capítulo 4 – Resultados e Discussões
82
volume materiais envolvidos. Porém, devido a importante função dos superplastificantes no
concreto, o critério de seleção e dosagem do superplastificante é fundamental para
determinação da composição do concreto. Logo, iniciamos os ensaios verificando a
compatibilidade do cimento com o aditivo a serem utilizados para a composição da pasta.
Para isto, utilizamos o ensaio do Funil de Marsh e o ensaio do minicone, descritos no item
2.1.6.2.
Para o ensaio do Funil de Marsh, que é usado para se determinar a dosagem de
saturação do superplastificante na pasta de cimento, foi utilizado neste trabalho através de
dois procedimentos: primeiro, o proposto por Aïtcin (2000) e o segundo, por Gomes (2002).
O proposto por Aïtcin (2000), é feito um gráfico da variação do tempo de escoamento versus
dosagem sp/c (%) e a interseção das curvas de 5 e 60 minutos é dado o ponto de saturação. Já
o procedimento proposto por Gomes (2002), é usado um gráfico do Log do tempo de
escoamento versus dosagem nominal do sp/c (%) e a dosagem de saturação do
superplastificante é definida objetivamente como aquela onde a curva tem um ângulo interno
de 140º ± 10º.
As figuras 25 a 27 mostram o efeito do aditivo com os dois tipos de cimento (CPII-F
32 e CPII-Z 32 RS) através dos dois procedimentos propostos por Aïtcin (2000) e Gomes
(2002), fazendo uso do Funil de Marsh. Para o aditivo a percentagem real: só leva em
consideração o conteúdo de sólidos do aditivo e a percentagem nominal: leva em
consideração o conteúdo de sólidos e de água do aditivo.
E, para se evitar uma perda muito grande da fluidez todos os testes para pastas foram
executados a uma temperatura final após a mistura de 29±3ºC, onde se procurou usar água
gelada, antes da mistura, com temperatura de 7ºC.
Como a determinação do teor de saturação do aditivo superplastificante é essencial
para a otimização das misturas de concreto, principalmente para solucionar problemas
relacionados com a dosagem excessiva do aditivo, fez-se uma comparação dos dois
procedimentos para a realização do ensaio de compatibilidade do aditivo com o cimento, o
procedimento proposto por Gomes (2002) e o proposto por Aïtcin (2000) e escolhe-se o
melhor.
Capítulo 4 – Resultados e Discussões
83
Procedimento proposto por AÏTCIN (2000)
Ponto de saturação do SP da pasta (cimento CPII Z, água, aditivo)
0
10
20
30
40
50
60
0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1 1,1 1,2 1,3 1,4
Dosagem nominal do superplastificante (%)
Tempo de escoamento (seg)
5 min
60 min
Figura 25 - Obtenção do ponto de saturação da pasta com
relação a/c = 0,35, através do Funil de Marsh.
Procedimento proposto por GOMES (2002)
Ponto de saturação do SP da pasta (cimento CP II Z, água, aditivo)
0,6
0,8
1
1,2
1,4
1,6
1,8
0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1 1,1 1,2 1,3 1,4
Dosagem nominal do SP (%)
(LOG) Tempo de escoamento (seg)
10
min
Figura 26 - Obtenção do ponto de saturação da pasta
com relação a/c = 0,35, através do Funil de Marsh.
Procedimento proposto por GOMES (2002)
Materiais utilizados (cimento CPII F, água, aditivo):
Ponto de Saturação do SP
0,6
0,8
1,0
1,2
1,4
1,6
1,8
0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9
Dosagem Nominal do SP (%)
Log do Tempo de
Escoamento
10 min
Figura 27 - Obtenção do ponto de saturação da pasta com relação a/c = 0,35, através do Funil de Marsh.
Comparando-se as figuras 25 e 26 é possível observar que os pontos de saturação
diferem com a mudança de procedimento, passando de aproximadamente 0,5 % pelo
procedimento proposto por AÏTCIN para 0,3% pelo procedimento proposto por GOMES.
Nota-se com isso que a metodologia proposta por Gomes (2002) fornece o ponto de saturação
da pasta de forma mais fácil e objetiva com economia na dosagem de superplastificante
enquanto que na metodologia proposta por Aïtcin (2000) a visualização do ponto de saturação
é difícil graficamente e pode conduzir a elevadas dosagens de aditivo.
Logo, a metodologia utilizada na pesquisa foi à proposta por Gomes (2002). Então,
dando seguimento aos experimentos a figura 27, mostra o procedimento proposto por Gomes
140º
142º
Capítulo 4 – Resultados e Discussões
84
(2002) para verificação da compatibilidade do aditivo com o cimento utilizando o cimento CP
II F 32, encontramos um ponto de saturação de 0,53%.
Como se podem perceber os ensaios foram continuados com a utilização do cimento
CPII-F 32 (com presença de material carbonático – fíler), já que é o cimento que mais se
assemelha ao cimento CP-V (cimento de alta resistência inicial) que é o cimento mais
comumente encontrado na literatura para a composição do CAA.
Em seguida, verificou-se a compatibilidade do aditivo com o cimento através do ensaio
do minicone, onde, quando se tem um aumento significativo do tempo de espalhamento nos
primeiros intervalos pode-se dizer que há incompatibilidade entre os dois materiais.
As figuras 28 e 29 mostram o ensaio de compatibilidade do aditivo, através do ensaio
do minicone, para as duas pastas de cimento fabricadas com tipos de cimento diferentes, nas
suas respectivas dosagens de saturação.
Ensaio do minicone na dosagem de saturação
do SP (cimento CPII Z, aditivo, água)
0
30
60
90
120
150
180
210
240
270
0 10 30 40 60 90
tempo (min)
Distribuição do miniabatimento
(mm)
0,3%
0,50%
Figura 28 - Ensaio do minicone para as pastas de cimento fabricadas com o cimento CPII Z 32 e relação a/c = 0,35.
Capítulo 4 – Resultados e Discussões
85
Ensaio do Minicone na Dosagem de Saturação do SP:
Materiais utilizados (cimento CPII F, água, aditivo)
0
30
60
90
120
150
180
0 20 40 60 80 100 120 140
Tempo (min)
Distribuição do
Miniabatimento (mm)
0,53%
Figura 29 - Ensaio do minicone para a pasta de cimento fabricada com o cimento CPII F 32 e relação a/c = 0,35.
Podemos perceber, nas figuras 28 e 29 que os aditivos superplastificantes são
compatíveis com os cimentos usados.
Como os dois tipos de cimento são compatíveis com o aditivo superplastificante
utilizado, preferiu-se dar continuidade aos ensaios utilizando o cimento CP II-F 32.
4.1.1.2 Composição da Pasta
Nesta pesquisa a pasta é definida como a mistura sinergética de cimento, água, adições
minerais (metacaulim), fíler (pó de pedra) e aditivo superplastificante.
As características da pasta governam as propriedades do concreto, fluidez e coesão no
estado fresco, e no estado endurecido propriedades mecânicas e permeabilidade. Portanto em
concretos auto-adensáveis a pasta deve apresentar máxima fluidez e resistência à segregação.
Os consumos de metacaulim, pó de pedra e superplastificante são definidos em relação
ao consumo de cimento. Com relação ao consumo de água há uma quantidade mínima capaz
de evitar dosagens excessivas de superplastificantes e perda de trabalhabilidade.
Capítulo 4 – Resultados e Discussões
86
A relação água/cimento deve ser a mínima capaz de garantir resistência e
trabalhabilidade. Segundo Gomes, et al (2001), a relação água/cimento é definida entre 0,35 e
0,40. Para esta pesquisa utilizamos à relação água/cimento de 0,35.
As três variáveis utilizadas são os consumos de metacaulim, pó de pedra e
superplastificante. O consumo de metacaulim e pó de pedra são determinados mediante ensaio
de “minicone”. O ensaio consiste em determinar o diâmetro final e o tempo necessário para a
pasta atingir um diâmetro de 115 mm (T115) após o levantamento da forma tronco-cônica.
O tipo de superplastificante especificado pode ser o disponível comercialmente,
entretanto podem-se realizar ensaios relativos à fluidez e sua evolução com o tempo para
comparar a eficiência de diferentes tipos de superplastificantes. O seu consumo é determinado
através do Funil de Marsh. Fazendo várias pastas com diferentes dosagens de
superplastificante analisa-se em um gráfico o tempo de fluidez em função da dosagem de
superplastificante. Haverá uma dosagem a partir da qual não há aumento significativo da
fluidez definida como ponto de saturação e corresponde à dosagem a ser empregada.
A dosagem de superplastificante se refere ao percentual de sólidos em relação ao
cimento. Segundo o método proposto, constrói-se um gráfico com os valores do logaritmo do
tempo de escoamento versus teor de superplastificante. A dosagem ótima será aquela onde o
ângulo entre as retas formadas pela união dos pontos é de 140º±10º.
Então, iniciou-se a dosagem da pasta encontrando-se a quantidade ótima de
metacaulim para depois acrescentar o pó de pedra. Ou seja, foram dosadas pastas compostas
de cimento, água, aditivo e metacaulim variando a dosagem de metacaulim de acordo com a
variação de dosagem proposta pelo fornecedor do produto. Utilizaram-se os equipamentos de
ensaios do Funil de Marsh e minicone para obtenção dos pontos de saturação e escolha da
dosagem do metacaulim, respectivamente. Com a melhor dosagem de metacaulim encontrada,
este valor é fixado e são compostas outras pastas com a adição de pó de pedra variando agora
a dosagem do pó de pedra. São realizados os ensaios do Funil de marsh e minicone para essas
novas composições e através destes ensaios foi escolhida a pasta ótima.
Capítulo 4 – Resultados e Discussões
87
Logo, a figura 30, variando o consumo de metacaulim obtém-se uma família de curvas.
Para estas pastas foi empregado o metacaulim e sua caracterização foi descrita no item 3.2.3.
Os consumos de metacaulim a serem utilizados são de 4 a 12% (dados do fornecedor do
produto). Através do ensaio de minicone, com os dados apresentados na tabela 21 e mostrado
na figura 31, determina-se o diâmetro final e T
115
para as pastas com os diferentes consumos
de metacaulim e suas respectivas dosagens de superplastificantes referentes aos pontos de
saturação. O consumo de metacaulim a ser utilizado será aquele cuja pasta apresentar
diâmetro final de (180±10) mm e T
115
entre 3 ± 1 segundo.
Segundo Carbonari (1998), a fluidez da pasta depende da velocidade da mistura, da
seqüência de incorporação dos materiais e do tempo. Analisando o tempo de fluidez de
diversas seqüências determinou que a máxima fluidez para a pasta desta pesquisa é alcançada
através da seqüência descrita em seguida.
As pastas são confeccionadas em argamassadeira com recipiente de 5 litros.
Inicialmente mistura-se o cimento, o metacaulim e o pó de pedra (quando este é utilizado) por
30 segundos; adiciona-se uma parte da água correspondente a uma quantidade fixa (a/c=0,30)
por 60 segundos; para por 30 segundos para raspar as faces da argamassadeira e depois o resto
da água e o superplastificante são adicionados sendo misturados por 3 minutos. O tempo total
da mistura é de 5 minutos.
Capítulo 4 – Resultados e Discussões
88
Família de curvas do consumo de metacaulim
0,6
0,7
0,8
0,9
1,0
1,1
1,2
1,3
1,4
1,5
0,60 0,70 0,80 0,90 1,00 1,10 1,20 1,30 1,40 1,50
Dosagem Nominal do SP (%)
Log do Tempo de Escoamento
4% mc/c
5% mc/c
6% mc/c
7% mc/c
8% mc/c
9% mc/c
10% mc/c
11% mc/c
12% mc/c
Figura 30 - Família de curvas do consumo de metacaulim no ensaio do Funil de Marsh e seus respectivos pontos
de saturação
Na figuras 30, é visto que a adição de metacaulim aumenta o tempo de escoamento,
implicando num decréscimo de fluidez, como esperado. Pode ser observado que a dosagem de
saturação sp/c, que é indicada pelo ângulo interno correspondente ao ângulo de 140±10º,
geralmente aumenta com o aumento do conteúdo de metacaulim.
Tabela 21 - Ensaio do minicone para as pastas fabricadas com o metacaulim.
Pastas com metacaulim (a/c = 0,35)
% mc/c 0 4 5 6 7 8 9 10 11 12
% sp/c (saturação) 0,53 0,83 0,83
1 1 1,03
1,03
1,13
1,23
1,33
Espalhamento (mm) 118,5
103,5
105
97,5
100
104
90 88,5
90 84
Tempo de Espalhamento (s)
0,47 - - - - - - - - -
136º
140º
13
8º
137º
130º
131º
137º
130º
135º
Capítulo 4 – Resultados e Discussões
89
Figura - 31 Espalhamentos finais verificado pelo ensaio do minicone em pastas com diferentes dosagens de
metacaulim.
Observamos na tabela 21 e figura 31 que o espalhamento final decresce com o
aumento da relação mc/c. Sendo que em alguns casos está diminuição do espalhamento pode
ser atribuído ao fato da dosagem de saturação do sp/c não mudar quando a relação mc/c é
aumentada, resultando num decréscimo da fluidez. É observado que não a indicação do tempo
de espalhamento para as pastas com espalhamento final menor do que 115 mm.
Com os parâmetros de auto-compactabilidade fornecidos pelo ensaio do minicone, que
são o espalhamento final e o T
115
escolhe-se a dosagem de metacaulim para dar
prosseguimento aos ensaios. Então como a dosagem de 5% de metacaulim foi a que mostrou
um espalhamento maior indicando uma maior fluidez e maior produção da tensão de
cisalhamento.
Depois de se encontrar a dosagem de metacaulim, se fixem essa dosagem e variaram-
se o consumo de pó de pedra obtendo uma família de curvas, mostrado na figura 32. O pó de
pedra tem o efeito principal de aumentar a viscosidade, mas pode reduzir a tensão de
escoamento em menor escala, fazendo com que seja necessária uma maior quantidade de
aditivo para combater este efeito. Os consumos de pó de pedra a serem utilizados são de 10,
20, 30 e 40%. Através do ensaio de minicone, com os dados apresentados na tabela 22 e
Capítulo 4 – Resultados e Discussões
90
mostrado na figura 32, determinou-se o diâmetro final e T
115
para as pastas com os diferentes
consumos de pó de pedra e suas respectivas dosagens de superplastificantes referentes aos
pontos de saturação. O consumo de pó de pedra a ser utilizado será aquele cuja pasta
apresentar diâmetro final de (180±10) mm e T
115
entre 3 ± 1 segundos, de acordo coma a
orientação da metodologia utilizada.
Família de curvas do consumo de pó de pedra
0,6
0,8
1,0
1,2
1,4
1,6
1,8
2,0
0,6 0,7 0,8 0,9 1 1,1 1,21,3 1,4 1,5 1,6 1,7 1,8 1,9 2 2,1 2,2 2,3
Dosagem Nominal do SP (%)
Log do Tempo de Escoamento
5% mc/c
5% mc/c +10% pp/c
5% mc/c + 20% pp/c
5% mc/c + 30% pp/c
5% mc/c + 40% pp/c
Figura 32 - Família de curvas do consumo de pó de pedra no ensaio do funil de marsh e seus respectivos pontos
de saturação
Na figura 32 observamos que com a adição do pó de pedra aumenta o tempo de
escoamento, resultando no decréscimo de fluidez. Pode ser observado que a dosagem de
saturação sp/c, que é indicada pelo ângulo interno correspondente ao ângulo de 140±10º,
geralmente foi maior quando se tinha uma quantidade maior de pó de pedra.
Tabela 22 - Ensaio do minicone para as pastas fabricadas com o pó de pedra e o metacaulim.
Pastas com metacaulim e pó de pedra (a/c=0,35)
% mc/c 5 5 5 5 5
% pp/c 0 10 20 30 40
% sp/c (saturação) 0,83
1,3 1,5 1,9 2,1
Espalhamento (mm) 105
191
177,5
176
151
Tempo de espalhamento – T
115
(s)
- 0,72
2,01
2 4,72
Densidade (g/ml) - - 1,99
2,05
-
140º
144º
145º
136º
149º
Capítulo 4 – Resultados e Discussões
91
Figura 33 - Espalhamento final verificado pelo ensaio do minicone em pastas com 5% de metacaulim e
diferentes dosagens de pó de pedra.
Figura 34 - Tempo de espalhamento T
115
(s) verificado pelo ensaio do minicone em pastas com 5% de
metacaulim e diferentes dosagens de pó de pedra.
Observamos na tabela 22 e figura 33 que o espalhamento final aumenta até certa
relação pp/c, depois ele decresce. Sendo que em alguns casos está diminuição do
espalhamento pode ser atribuído ao fato da dosagem de saturação do sp/c não mudar quando a
Capítulo 4 – Resultados e Discussões
92
relação pp/c é aumentada, resultando num decréscimo da fluidez. Na figura 34 são mostradas
as indicações do tempo de espalhamento para as pastas com espalhamento final maior do que
115 mm e a que fornece o T
115
igual 3±1 será a escolhida para dar prosseguimento ao ensaio.
A partir da análise da figura 35 observa-se que o aspecto visual da pasta composta de
5% de metacaulim, 30% de pó de pedra, 1,9% de superplastificante (dosagem nominal) e fator
a/c igual a 0,35, que é a pasta otimizada. Com os parâmetros de auto-compactabilidade
fornecidos pelo ensaio do minicone, que são o espalhamento final e o T
115
escolheu-se a
dosagem de pó de pedra para dar prosseguimento aos ensaios. A dosagem de 30% de pó de
pedra foi a que mostrou um espalhamento maior indicando uma maior fluidez, maior
produção da tensão de cisalhamento e melhor aspecto visual, sem apresentar segregação e
exudação.
Figura 35 - Aspecto visual da pasta otimizada.
4.1.2 Fase agregado
Para este trabalho, misturas binárias (areia-brita) foram empregadas e a combinação
destes agregados foi obtida experimentalmente pela medição da densidade não compactada
seca das misturas de agregado e escolha da mistura com o mínimo conteúdo de vazios. O
esqueleto granular desta pesquisa é composto pelos agregados descritos no item 3.2.2.
Capítulo 4 – Resultados e Discussões
93
4.1.2.1 Composição do esqueleto de agregados
O objetivo da otimização do esqueleto granular é, através do ensaio de massas
unitárias de misturas secas sem compactar, determinar a relação areia/brita ótima que resulte
em um menor índice de vazios e uma estrutura mais compacta.
Para tanto são realizados ensaios de “misturas secas” sem compactação, prescrito na
norma ASTM C29/29M (1986). Tal procedimento permite considerar a forma, textura e
granulometria dos agregados.
Os ensaios são realizados com reaproveitamento de material, ou seja, o material
ensaiado é utilizado na próxima composição. A cada determinação da massa unitária sem
compactar é realizada a homogeneização dos agregados utilizando um quarteador repetindo
essa operação por três vezes.
Inicialmente determinou-se a massa unitária sem compactar da areia. No caso foi
utilizado um recipiente de 5 litros. Em seguida determinou-se a massa de brita correspondente
a incrementos na relação areia/brita de 10%, devendo calcular os acréscimos de brita ou areia
a cada relação, conforme mostra os valores das tabelas 23 e 24, elaboradas para organizar o
ensaio.
Tabela 23 - Seqüência de ensaios para composição de agregados para a Brita 0
Seqüência de
ensaio
Relação areia/brita (%)
Areia
(kg)
Brita 0
(kg)
Acréscimo de brita (kg)
1 100/0 7,45 0 0
2 90/10 7,45 0,828 0,828
3 80/20 7,45 1,863 1,035
4 70/30 7,45 3,193 1,330
5 60/40 7,45 4,967 1,774
6 50/50 7,45 7,450 2,483
-
-
Brita 0
(kg)
Areia
(kg)
Acréscimo de areia (kg)
11 40/60 7,552 5,035 1,798
10 30/70 7,552 3,237 1,349
9 20/80 7,552 1,888 1,049
8 10/90 7,552 0,839 0,839
7 0/100 7,552 0 0
Capítulo 4 – Resultados e Discussões
94
Tabela 24 - Seqüência de ensaios para composição de agregados para a Brita 1
Seqüência de
ensaio
Relação areia/brita (%)
Areia
(kg)
Brita 1
(kg)
Acréscimo de brita (kg)
1 100/0 7,497 0 0
2 90/10 7,497 0,833 0,833
3 80/20 7,497 1,874 1,041
4 70/30 7,497 3,213 1,339
5 60/40 7,497 4,998 1,785
6 50/50 7,497 7,497 2,499
-
-
Brita 1
(kg)
Areia
(kg)
Acréscimo de areia (kg)
11 40/60 7,272 4,848 1,731
10 30/70 7,272 3,117 1,299
9 20/80 7,272 1,818 1,010
8 10/90 7,272 0,808 0,808
7 0/100 7,272 0 0
Para evitar desperdício e o trabalho com grandes quantidades de material, iniciou-se
com a areia aproveitando-a até a composição de 50% de areia e 50% de brita. A partir daí
determinou-se a massa unitária sem compactar da brita calculando de forma análoga os
acréscimos de areia. A primeira coluna da tabela 23 e a primeira coluna da tabela 24 mostram
as etapas do ensaio na seqüência.
Determina-se para cada composição o volume total da mistura (volume de sólidos) em
dm
3
:
V
sólido
= (ω
b
/ ρ
b
)+(ω
a
/ ρ
a
) (Equação 4.1)
Onde:
ω
b
: Peso da brita (kg)
ρ
b
: Densidade real da brita (kg/dm
3
)
ω
a
: Peso da areia (kg)
ρ
a
: Densidade real da areia (kg/dm
3
)
O índice de vazios é calculado de acordo com a expressão:
Capítulo 4 – Resultados e Discussões
95
iv=10 ((V
t
- V
sólido
)/ V
t
) (Equação 4.2)
Onde:
iv : índice de vazios da composição;
V
t
: Volume total da mistura (dm
3
);
As tabelas 25 e 26 mostram os resultados obtidos para o cálculo do índice de vazios
com relação à composição areia/brita, massa unitária e volume de sólidos.
Tabela 25 - Cálculo do índice de vazios para a Brita 0
Brita 0
Composição areia/brita
(%)
Massa unitária
(kg/dm
3
)
Volume de sólidos
(dm
3
)
i.v. (%)
100/0 1,499 2,851 42,99
90/10 1,614 3,052 38,96
80/20 1,681 3,161 36,79
70/30 1,706 3,191 36,19
60/40 1,740 3,263 35,27
50/50 1,743 3,225 35,49
40/60 1,742 3,205 35,91
30/70 1,706 3,121 37,58
20/80 1,668 3,035 39,31
10/90 1,562 2,825 43,49
0/100 1,510 2,717 45,67
Tabela 26 - Cálculo do índice de vazios para a Brita 1
Brita 1
Composição areia/brita
(%)
Massa unitária
(kg/dm
3
)
Volume de sólidos
(dm
3
)
i.v. (%)
100/0 1,499 2,851 42,99
90/10 1,603 3,031 39,38
80/20 1,701 3,200 36,01
70/30 1,789 3,347 33,06
60/40 1,851 3,443 31,13
50/50 1,901 3,516 29,68
40/60 1,897 3,490 30,20
30/70 1,838 3,362 32,75
20/80 1,708 3,108 37,85
10/90 1,540 2,786 44,29
0/100 1,454 2,616 47,68
Capítulo 4 – Resultados e Discussões
96
Com os valores das tabelas 25 e 26, foram construído gráficos do índice de vazios e
das massas unitárias em relação ao conteúdo de areia, mostrados nas figuras 36 a 39,
respectivamente. E, a mistura com um mínimo índice de vazios e máxima massa unitária é
tomada como um esqueleto de agregado ótimo caracterizado por sua relação areia/brita. Este
valor é mantido no concreto considerando-o resultar no melhor empacotamento e obtenção do
conteúdo mínimo de pasta.
1,4
1,5
1,6
1,7
1,8
1,9
2,0
0 20 40 60 80 100
AREIA (%)
MASSA UNITÁRIA (Kg/L)
Figura 36 - Gráfico da massa unitária em relação ao
conteúdo de areia para o esqueleto de agregado com a
Brita 0
28
30
32
34
36
38
40
42
44
46
48
50
0 20 40 60 80 100
AREIA (%)
ÍNDICES DE VAZIOS (%)
Figura 37 - Gráfico do índice de vazios em relação ao
conteúdo de areia para o esqueleto de agregado com a
Brita 0
1,4
1,5
1,6
1,7
1,8
1,9
2,0
0 20 40 60 80 100
AREIA (%)
MASSA UNITÁRIA (Kg/L)
Figura 38 - Gráfico da massa unitária em relação ao
conteúdo de areia para o esqueleto de agregado com a
Brita 1
28
30
32
34
36
38
40
42
44
46
48
50
0 20 40 60 80 100
AREIA (%)
ÍNDICE DE VAZIOS (%)
Figura 39 - Gráfico do índice de vazios em relação ao
conteúdo de areia para o esqueleto de agregado com a
Brita 1
É observado nas figuras 36 a 37 e tabelas 25 e 26 que o conteúdo de areia que dá um
mínimo conteúdo de vazios é aproximadamente 50% com um conteúdo de vazios de 35,49%
para o esqueleto de agregado composto com a Brita 0 e de 29,68% para o esqueleto de
agregado composto com a Brita 1. Com isso, concluímos que a composição do esqueleto de
Capítulo 4 – Resultados e Discussões
9
7
agregado que faz uso da Brita 1 é a que fornece o menor índice de vazios e conseqüentemente
conduzirá a um mínimo conteúdo de pasta de cimento, porosidade e retração.
4.1.3 Otimização da Pasta
A otimização da pasta implica na produção de um concreto com máxima
trabalhabilidade para um dado esqueleto granular. Então, obtidas as composições da pasta e
do esqueleto granular, determina-se o conteúdo mínimo de pasta, com a função de preencher
os vazios do esqueleto granular, proporcionando as características exigidas no estado fresco
(auto-compactabilidade) e no endurecido (resistência à compressão).
4.1.4 Composição final do CAA
Neste item, apresenta-se a relação areia/brita que resultou num mínimo de vazios, a
composição ótima da pasta e o volume de pasta utilizado para obtenção do CAA. Logo,
obtidos o esqueleto granular e a pasta compõe-se o concreto definindo o volume ótimo de
pasta, que é aquele que confere ao concreto as características exigíveis de um CAA. O volume
ótimo de pasta, segundo as hipóteses do procedimento, é a quantidade mínima necessária para
garantir coesão, fluidez e viscosidade à mistura, e é determinado mediante resultados obtidos
a partir dos ensaios do slump flow, v-funnel, j-ring, l-box e GTM.
A dosagem inicial do concreto foi obtida através da utilização de um programa
computacional matemático no MathCad que foi desenvolvido baseado na metodologia de
Gomes (2002), descrito no item 3.1. e mostrado em anexo. Neste programa computacional são
utilizados os parâmetros da composição da pasta: tipo de cimento, relação água/cimento, tipo
e dosagem de superplastificante, tipo e dosagem das adições, e fixou-se o conteúdo de areia
como sendo 40% do volume da argamassa, como proposto Okamura et al. (1997) para o
CAA.
Capítulo 4 – Resultados e Discussões
98
A tabela 27 - Resume os dados obtidos do programa para obtenção da dosagem inicial
do concreto para a quantidade de 1 m
3
.
Onde:
• Volume da pasta (%) – é o volume da pasta.
• Cimento (kg) – é a quantidade de cimento total sem retirar a quantidade de
metacaulim
• Metacaulim (%) – é a quantidade de metacaulim (10% do peso do aglomerante)
• Pó de pedra (kg) – é a quantidade de pó de pedra (30% do peso do aglomerante)
• Água adicionada (litro) – é a água correspondente à relação água/cimento de 0,35
descontados a água do superplastificante e somado a água para a saturação dos
agregados.
Tabela 27 - Proporções da mistura (kg/m
3
) para 1 m
3
de concreto, obtidos pelo programa Mathcad
Proporções da mistura (kg/m
3
) para 1 m
3
de concreto
Volume
da pasta
(%)
Cimento
(kg)
Metacaulim
(kg)
Pó de
pedra
(kg)
Água
adicionada
(litros)
Aditivo
superplastificante
(litros)
Areia
(kg)
Brita
(kg)
29 348,54 17,43 104,56 130,86 6,132 959,54
959,54
30 360,56 18,03 108,17 134,72 6,343 946,02
946,02
31 372,57 18,63 111,77 138,58 6,555 932,51
932,51
32 384,59 19,23 115,38 142,43 6,766 918,99
918,99
33 396,61 19,83 118,98 146,29 6,977 905,48
905,48
34 408,63 20,43 122,49 150,15 7,189 891,96
891,96
35 420,65 21,03 126,20 154,00 7,400 878,45
878,45
36 432,67 21,63 129,80 157,86 7,612 864,94
864,94
37 444,69 22,23 133,41 161,71 7,823 951,42
951,42
38 456,70 22,84 137,01 165,57 8,035 837,91
837,91
39 468,72 23,44 140,62 169,43 8,246 824,39
824,39
40 480,74 24,04 144,22 173,28 8,457 810,88
810,88
41 492,76 24,64 147,83 177,14 8,669 797,36
797,36
42 504,78 25,24 151,43 181,00 8,880 783,85
783,85
43 516,80 25,84 155,04 184,95 9,092 770,33
770,33
44 528,82 26,44 158,65 188,71 9,303 756,82
756,82
45 540,83 27,04 162,25 192,56 9,515 743,30
743,30
46 552,85 27,64 165,86 196,42 9,726 729,79
729,79
47 564,87 28,24 169,46 200,28 9,938 716,27
716,27
48 576,89 28,84 173,07 204,13 10,149 702,76
702,76
49 588,91 29,45 176,67 207,99 10,360 689,25
689,25
50 600,93 30,05 180,85 211,85 10,572 675,73
675,73
51 612,95 30,65 183,88 215,70 10,783 662,22
662,22
52 624,96 31,49 187,49 219,56 10,995 648,70
648,70
Capítulo 4 – Resultados e Discussões
99
O concreto foi confeccionado utilizando uma betoneira de eixo inclinado com
capacidade de 450 litros. Antes da confecção do concreto foi feita a imprimação das paredes
da betoneira usando 20% da quantidade dos materiais necessários. Para o concreto primeiro
foi feita a pasta, adotando a mesma seqüência e tempos de mistura utilizados na
argamassadeira e em seguida adicionou-se brita. Percebido visualmente o descolamento dos
materiais já adicionados da parede da betoneira e a sua homogeneização, finalmente colocou-
se a areia.
Foi assumido que os agregados se encontravam no estado de superfície saturada seca
dentro do concreto, e por isso, a água foi corrigida de acordo com os seus coeficientes de
absorção, mostrados na tabela 16, no capítulo 3.
Iniciou-se a colocação dos componentes na betoneira com um conteúdo de pasta de
30%, valor selecionado por ser aproximado ao valor do conteúdo de vazios do esqueleto de
agregado escolhido. A cada volume de pasta verificou-se o slump flow para ver se os
parâmetros estavam dentro dos limites prescritos para um CAA. Em caso afirmativo, partiu-se
para a realização dos outros ensaios e em caso negativo aumentou-se o volume da pasta.
Repetiu-se este processo até que o slump flow fornecesse os valores aceitáveis para a auto-
compactabilidade do concreto.
Quando todos os critérios são considerados juntos, ou seja, capacidade de escoamento,
capacidade de preenchimento e resistência à segregação, o volume mínimo volume de pasta
que assegurou auto-compactabilidade foi de 44%. Com isso, percebe-se que a auto-
compactabilidade aumenta com o aumento do conteúdo de pasta. E, para uma caracterização
do CAA no estado endurecido, as resistências a compressão aos 7 e 28 dias foram
determinadas. Três amostras cilíndricas com 150 x 300 mm foram moldadas sem nenhuma
compactação, desmoldadas com 24 horas e mantidas em cura úmida até o teste.
Capítulo 4 – Resultados e Discussões
100
4.1.5 Avaliação das propriedades da composição final do CAA
Obtido o volume de pasta otimizado procederam-se os ensaios para testar a auto-
compactabilidade do concreto através dos equipamentos descritos no item 2.2.
A tabela 28 resume os valores aceitáveis pela maior parte dos pesquisadores para cada
equipamento a ser utilizado nesta pesquisa e a tabela 29 fornece os valores obtidos nos
ensaios de auto-compactabilidade para o CAA com o volume de pasta otimizado.
Tabela 28 - Valores aceitáveis pela maioria dos pesquisadores para a avaliação da auto-compactabilidade do
CAA.
Valores
Ensaios
Mínimo Máximo
Slump Flow Test pelo Cone de Abrams
(mm)
600 800
SlumpFlow Test pelo T
50cm
(s) 3 7
Capacidade de
Preenchimento
V-Funnel (s) 7 13
J-Ring associado ao Cone de Abrams
(mm)
0 15
H
2
/H
1
0,80 1,00
T
20
(s) 0,5 1,5
Capacidade de
Escoamento
L-Box
T
40
(s) 2 3
V-Funnel at T
5minutos
(s) 7 15
Propriedades
Resistência à
Segregação
GTM screen stability test (%) 5 15
Tabela 29 - Resultados dos ensaios de auto-compactabilidade do CAA no estado fresco.
Resultados dos ensaios de auto-compactabilidade do CAA no estado fresco
Ensaios
L-Box
Volume
da
pasta
(%)
Slump
flow
(mm)
T
50cm
Slump
flow (s)
V-Funnel
(s)
J-Ring
através do
Cone de
abrams (mm)
T L
20
(s)
T L
40
(s)
RB
V-Funnel
aos 5
min
(s)
GTM
(%)
44 800 3,91 12,72 14 1,35 2,02 0,92
13 13
Verifica-se com a tabela 29 que os ensaios de trabalhabilidade, mostrados nas figuras
40 a 51, em geral, conduziram a valores desejáveis para ser um CAA.
Capítulo 4 – Resultados e Discussões
101
Figura 40 - Ensaio do Slump flow pelo Cone de
Abrams
Figura 41 - Medição do espalhamento pelo ensaio do slump
flow pelo Cone de Abrams
Figura 42 - Ensaio do V-Funnel
Figura 43 - Ensaio do V-Funnel
Figura 44 - Ensaio do V-Funnel
Figura 45 - Ensaio do V-Funnel
Figura 46 - Ensaio do J-Ring associado ao Cone de
Abrams
Figura 47 - Ensaio do J-Ring associado ao Cone de Abrams
Capítulo 4 – Resultados e Discussões
102
Figura 48 - Ensaio do L-box
Figura 49 - Ensaio do L-box
Figura 50 - Ensaio GTM
Figura 51 - Ensaio GTM
Na figura 52 é possível observar o aspecto do concreto endurecido. Vê-se que a
superfície final é bem nivelada, sem nenhum defeito, sendo de mesma qualidade e até melhor
do que a superfície de um concreto convencional vibrado.
Para este concreto que satisfez os requisitos de auto-compactabilidade o teste da
resistência à compressão, mostrada nas figuras 52 e 53, média de três corpos de prova aos 7
dias foi de 49,3 MPa e aos 28 dias passou para 58,3 MPa. Alguns dados importantes para o
concreto produzido estão descritos na tabela 30.
Figura 52 - Aspecto do CAA endurecido
Figura 53 - Amostras cilíndricas de CAA submetidas ao ensaio
de resistência à compressão
Capítulo 4 – Resultados e Discussões
103
Tabela 30 - Dados sobre o CAA produzido.
Dados do concreto fabricado
Densidade do CAA fresco (kg/m
3
) 2358
Teor de ar incorporado (%) 2,3
7 dias 49,28
Resistência à compressão (MPa)
28 dias
58,29
4.2 Quantitativos e Custos Aproximados para o CAA
Os custos para um concreto auto-adensável (CAA) podem ser divididos em duas
partes, os custos em relação à produção do CAA (custos do material e custos da mistura) e os
custos em relação ao lançamento do CAA (custos da colocação do CAA nos moldes e custos
de compactação). Assim, tudo indica que o concreto auto-adensável (CAA) apresenta custos
maiores associados à produção, já que os custos associados ao lançamento são menores, pois
não existem custos com compactação.
Uma das desvantagens do CAA é o incremento do custo necessário à sua produção,
quando comparado a um concreto normal. As grandes causas para este acréscimo de custo
são: a necessidade de grandes quantidades de pó e a necessidade de utilização de
superplastificantes em grandes quantidades (FERREIRA e JALALI, 2004).
Para o concreto realizado neste estudo e que foi considerado como auto-adensável
realizaram-se estudos de custos de produção, separados em duas parcelas. Uma, o material e
outra, o custo da realização da mistura. Para a obtenção do custo do material, consideraram-se
custos unitários de cada componente.
Os custos dos materiais estão ilustrados na tabela 31, onde os valores unitários foram
pesquisados no mês de outubro/2005.
Capítulo 4 – Resultados e Discussões
104
Tabela 31 - Custos dos materiais para a cidade de Recife no mês de outubro/2005
Concreto
Cimento
(R$/kg)
Metacaulim
(R$/kg)
Pó de
pedra
(R$/m
3
)
Areia
(R$/m
3
)
Pedra
(R$/m
3
)
Superplastificante
(R$/kg)
CAA 0,35 0,86 25,25 33,75 34,80 14,00
Com o objetivo de se realizar a comparação entre custos de um CAA e de um concreto
convencional procedeu-se de forma semelhante para a obtenção dos custos de produção de um
concreto convencional.
Determinados os custos do material e da mistura, com o resultado a resistência média
aos 7 dias de idade é possível determinar uma relação entre a resistência e o custo do material
para os dois tipos de concreto, mostrada na tabela 32.
Tabela 32 - Composição dos concretos convencional e o CAA para 1 m
3
e suas respectivas relações entre
resistência e custo.
Composição do concreto para 1 m
3
Relação entre resistência
e custo do material
Tipo de
concreto
Cimento
(kg/m
3
)
Metacaulim
(kg/m
3
)
Pó de
pedra
(m
3
)
Areia
(m
3
)
Pedra
(m
3
)
Aditivo
(l/m
3
)
Custo
R$/m
3
fc
28
MPa
Custo
(R$/MPa)
Concreto
convencional
371 - - 0,57 0,73 -
174,50
30 5,82
CAA 528,82 26,44 0,11
0,51 0,53 9,303 386,92
58,29
6,64
Observa-se na tabela 32 que o custo de um concreto convencional só difere do custo do
CAA na parte que diz respeito ao material, sendo o custo da mistura igual, já que, para ambos
foi considerado que a realização da mistura foi determinada considerando as condições da
obra boa e eficiência do trabalho muito boa. Percebe-se que o custo do CAA é 122% mais alto
do que o concreto convencional, mas no que diz respeito à resistência por metro cúbico ele foi
apenas 14 % mais caro. Isto mostra que a utilização de um concreto auto-adensável pode ser
benéfico em termos de resistência por unidade de tensão.
Para os custos relacionados à colocação do CAA em obra não foram considerados os
custos de compactação e correspondente parcela de mão de obra e o custo de colocação do
CAA varia com o tipo de elemento a ser concretado.
Capítulo 5 – Considerações Finais
105
5 CONSIDERAÇÕES FINAIS
5.1 Conclusões
Nesta pesquisa foi feita uma ampla revisão bibliográfica apresentando as influências
dos materiais constituintes do CAA, a evolução dos métodos de dosagem e uma descrição dos
ensaios para a verificação das propriedades do CAA no estado fresco.
Como o objetivo desta pesquisa era de dosar concretos auto-adensáveis (CAA),
utilizando como adições o metacaulim e rejeitos pra melhorar a coesão da mistura e reduzir o
impacto ambiental, e também fornecer maiores informações sobre o CAA, pode-se concluir
que:
• É possível dosar concretos auto-adensáveis utilizando como adições o metacaulim
e como rejeito o pó de pedra. E, como o pó de pedra é um resíduo gerado pelas
pedreiras durante o beneficiamento da rocha, o qual constitui um problema de
grande risco ambiental, pois é lançado diretamente no meio ambiente, logo, seu
uso na dosagem de concretos reduz o impacto ambiental causado além de
contribuir para o preenchimento da curva granulométrica do CAA e com isso
melhorar a coesão da mistura.
• Existem várias metodologias de dosagem para o CAA e muitos ensaios para a
verificação de suas propriedades, o que torna o assunto muito discutível e estudado
pelo mundo. Então, faz-se necessário uma normalização para que não haja tantas
discordâncias de resultados e seu uso possa ser difundido.
• O pó de pedra tem o efeito principal de aumentar a viscosidade, mas pode reduzir a
tensão de escoamento em menor escala, fazendo com que seja necessária uma
maior quantidade de aditivo para combater este efeito.
• O aumento na temperatura aumenta muito a taxa de perda de consistência inicial.
• Observou-se que os resultados das dosagens satisfizeram todas as propriedades de
auto-compactabilidade alcançando valores de resistência aos 7 dias de 49,3 MPa e
aos 28 dias de 58,3 MPa.
Capítulo 5 – Considerações Finais
106
• Percebe-se que o custo do CAA fabricado nesta pesquisa é 122 % mais alto que o
concreto convencional, mas no diz respeito à resistência por metro cúbico ele foi
benéfico em termos de resistência por unidade de tensão.
Finalizando, pode-se dizer que a aplicação deste novo material é de fundamental
importância para a engenharia. E apesar de requerer um rigoroso acompanhamento técnico e
mais estudos sobre o assunto para poder se chegar a testes e valores de uso geral uma vez
compatibilizado aspectos de produção, dosagem e custos não existem razões para se continuar
utilizando o concreto convencional.
5.2 Sugestões para Trabalhos Futuros
Para que o conhecimento sobre o CAA seja mais aprofundado, pesquisas e
experiências devem ser desenvolvidas mais intensamente. Como muitos pontos sobre o CAA
continuam em aberto, trabalhos futuros podem esclarecer melhor essas questões.
Deve-se estudar a influência das características de outros materiais locais na
composição do CAA. Fazendo uso da metodologia usada nesta pesquisa ou de outras
metodologias de dosagem para termos de comparação e buscar uma que tenha melhor
adequação com a região nordeste e forneça melhores resultados.
Pode-se estudar a utilização do pó de pedra como substituição da areia natural
utilizando como pozolana o metacaulim ou sílica ativa para a composição de um CAA. O que
pode trazer benefícios quanto ao aspecto ecológico e técnico.
Devem-se estudar com maior aprofundamento os fatores climáticos que podem
influenciar na dosagem do CAA, tais como: temperatura ambiente e dos materiais, umidade
do ar.
Pode-se ainda simular o comportamento do CAA numa obra, no que diz respeito a
controle de produção e recebimento e sua viabilidade econômica.
Referências Bibliográficas
107
6 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
AGULLÓ, L. et al. Fluidity of cement pastes with mineral admixtures and superplasticizer: A
study based on the Marsh cone test. Materials and Structures, v. 32, August-September, p.
479-485. 1999
AÏTCIN, P. C. Concreto de auto desempenho. São Paulo, Editora PINI, 2000.
AÏTCIN, P.C.; JOLICOEUR, C.; MACGREGOR, J.G. Superplasticizers: how they work and
why they occasionally don’t. In: Concrete International, p. 45-52, maio 1994.
ALVES, R. A. R. Contribuição ao estudo de aditivos superfluidificantes utilizados em
concreto fluido. 1994. 176p. Dissertação de Mestrado. Escola Politécnica da Universidade de
São Paulo, São Paulo, 1994.
ALVES, JOSÉ DAFICO., Manual de Tecnologia do Concreto. 2.ed. Goiânia, Ed. Da
Universidade Federal de Goiás, 1982.
ARAÚJO, J.L. Concreto auto-adensável com materiais locais no nordeste brasileiro.
Dissertação de Mestrado. Universidade Federal de Pernambuco, Recife, Pernambuco, 2003.
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 7215: Determinação da
resistência à compressão. Rio de Janeiro, 1986.
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 7251: agregado em estado
solto – Determinação da massa unitária. Rio de Janeiro, 1982.
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 11578: cimento Portland
composto. Rio de Janeiro, 1991e.
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR NM 26: agregados –
Amostragem. Rio de Janeiro, 2001b.
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR NM 33: concreto –
Amostragem de concreto fresco. Rio de Janeiro, 1998a.
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR NM 52: agregado miúdo -
Determinação de massa específica e massa específica aparente. Rio de Janeiro, 2003a.
Referências Bibliográficas
108
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR NM 53: agregado graúdo –
Determinação de massa específica, massa específica aparente e absorção de água. Rio de
Janeiro, 2003b.
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR NM 67: concreto –
Determinação da consistência pelo abatimento do tronco de cone – método de ensaio. Rio de
Janeiro, 1998b.
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR NM 68: concreto –
Determinação da consistência pelo espalhamento na mesa de Graff. Rio de Janeiro, 1998c.
ASTM C29/C29M, “ Standard Test Method for Unit Weight and Voids in Aggregate,”
American Society for Testing and Materials, Philadelphia, 1986.
BARBOSA, M.P.; BOSCO, A.R.C.; BERTO, R.B.; SALLES, F.M. Um estudo das
características e propriedades do concreto auto-adensável (CAA). In: 44° CONGRESSO
BRASILEIRO DO CONCRETO. CD-ROM, Belo Horizonte, 2002.
BASILE, F. et al. Effect of the gypsum state in industrial cements on the action of
superplasticizers. Cement and concrete research, V. 17, n. 5, p. 715-722. 1987
BUI, V.K.; MONTGOMERY, D.; HINCZAK, I.; TURNER, K. Rapid testing method
forsegregation resistance of self-compacting concrete. In: Cement and Concrete Research,
n. 32, p. 1489-1496, 2002.
CARBONARI, B. M. T. ; CARBONARI, G. Concreto de auto desempenho: do laboratório
à obra. Florianópolis, 1998./ Minicurso – ENTAC 98.
CASSA, J. C. et al. Avaliação da compatilidade físico-química entre cimento e aditivo
superplastificante. In: Congresso Brasileiro do Concreto. 41. 30 de agosto a 03 de setembro,
Salvador. Anais... São Paulo: Ibracon. 1999.
COPPOLA, L. Self compacting concrete.In: Concrete Technology, p. 42-47, 2000.
COPPOLA, I. Rheology and mix proportioning of self-compacting concretes. Industria
Italiana del Cemento, v. 71, n. 2, p. 152-163, Feb. 2001.
COSTENARO, F.L. Influência do aditivo retardador de pega no tempo de fluidez do
concreto de alto desempenho. Bauru, 1999. Iniciação científica (Engenharia Civil),
Faculdade de Engenharia de Bauru, UNESP.
Referências Bibliográficas
109
DE LARRARD, F. et al. La nouvelle méthode des coulis de L’AFREM pour la formulation
des bétons à hautes performances. Bulletin des Laboratories des Ponts et Chaussés, Vol.
202, p. 61-69. 1996
DE LARRARD, F. et al. A method for optimizing the binder/superplasticizer system in high-
performance concrete mixture proportioning. In: International Conference On
Superplasticizers and Other Chemical Admixtures in Concrete. Rome, Italy. 1997.
Proceedings. Ed. By V. M. Malhotra, ACI Intnl, Michigan, USA, p. 37-52. (SP173). 1997
EMBORG, M. Mixing and transport. Self Compacting Concrete Final Report – Task 8.1.
Brite EuRam, 2000. 64p.
ESCOLA POLITÉCNICA da UNIVERSIDADE de SÃO PAULO. Estudo da perda de
fluidez com o tempo de pastas de cimento Portland com Aditivos Superplastificantes
através do Método do Mini-Slump. São Paulo, 1991. (Relatório EPUSP/CPqDCC, 10.053).
ERDOGDU, S. Compatibility of superplasticizers with cements different in composition.
Cement and Concrete Research, v. 30, p. 767-773. 2000
EUROPEAN FEDERATION FOR SPECIALIST CONSTRUCTION CHEMICALS AND
CONCRETE SYSTEMS (EFNARC). Specification and guidelines for self-compacting
concrete.In:EFNARC. Fevereiro, 2002.
FERREIRA, Rui M. S.; JALALI, Said. Betão autocompactável – composição e custos. In:
46º CONGRESSO BRASILEIRO DO CONCRETO. CD-ROM, Florianópolis, 2004.
FURNAS. Concreto – determinação da habilidade de preenchimento do concreto
autoadensável pelo método Kajima – método de ensaio. Manual de qualidade, p.1-7,
2004b.
FURNAS. Concreto – determinação da habilidade de preenchimento do concreto
autoadensável pelo método do funil V – método de ensaio. Manual de qualidade, p.1-7,
2004c.
FURNAS. Concreto – determinação das habilidades passante e de preenchimento do
concreto auto-adensável pelo método da caixa L (L-Box test) – método de ensaio. Manual
de qualidade, p.1-7, 2004d.
FURNAS. Concreto – determinação da habilidade de preenchimento do concreto
autoadensável pelo método orimet – método de ensaio. Manual de qualidade, p.1-7, 2004e.
Referências Bibliográficas
110
FURNAS. Concreto – determinação da habilidade passante do concreto auto-adensável
pelo método da caixa U (U -Box test) – método de ensaio. Manual de qualidade, p.1-7,
2004f.
GETTU, R.; RONCERO, J.; GOMES, P.C.C.. Utilization of new chemical admixtures in
concrete: Implications for construction practice. In: Congresso brasileiro do concreto. 42.
Recife, 2000. Anais. Ed. Ibracon, São Paulo. (Inter-003). 2000.
GOMES, P. C. C. Optimization and characterization of high-strength self-compacting
concrete. 2002. 139p. Tese (Doutorado), Universitat Politècnica da Catalunya, Barcelona,
Espanha. 2002
GOMES, P.C.C; GETTU, R.; AGULLÓ, L. Uma nova metodologia para obtenção de
concretos auto-adensáveis de alta resistência com aditivos minerais. In: V Simpósio EPUSP
sobre Estruturas de Concreto, p.1-14, 2003a.
HANNA, E. et al. Rheological bahavior of portland cement in the presence of
superplasticizer. In: International Conference On Superplasticizers and Others Chemical
Admixtures in Concrete. 3. Otawa, Canada, 1989. Proceedings. Ed. By V.M. Malhotra, ACI,
Detroit, USA. p. 171 - 188. (SP-119). 1989
HARTMANN, C. T. Avaliação de aditivos superplastificantes base policarboxilatos
destinados a concretos de cimento Portland. 2002. 210p. Dissertação (Mestrado). Escola
Politécnica da Universidade de São Paulo, São Paulo. 2002
HELENE,P.; TERZIAN, P., Manual de dosagem e controle do concreto. Pini, São Paulo,
1992.
ISAIA, GERALDO CECHELLA. CONCRETO – Ensino, Pesquisas e Realizações.
IBRACON, São Paulo, 2005.
KALIL, S. M.; WARD, M. A. Effect of sulphate content of cement upon heat evolution and
slump loss of concretes containing high-range water reducers (superplasticizers). Magazine
of Concrete Research, v. 32, n. 110. p. 28-38. 1980
KANTRO, D. L. Influence of water-reducing admixtures on properties of cement paste - a
miniature slump test. Cement and concrete aggregates. v. 2, n. 2, p. 95- 108. 1980.
KHAYAT, K. H. Optimization and performance of air-entrained, self-consolidating concrete.
ACI Materials Journal, v. 97, n. 5, p. 526-535, Sept./Oct. 2000.
KIM, B-G, et al. The adsorotion behavior of PNS superplasticizer and its relation to fluidity
of cement paste. Cement and concrete research. v.30. p. 887-893. 2000
Referências Bibliográficas
111
LOWKE, D.; WIEGRINK, K.H.; SCHIESSL, P. A simple and significant segregation test for
SCC. In: 3rd International RILEM Symposium on Self-Compacting Concrete. Islândia,
p.356-366, 2003.
LISBOA, E. M. et al. Concreto auto-adensável usando resíduo industrial. In: 47º
CONGRESSO BRASILEIRO DO CONCRETO. CD-ROM, Recife - PE, 2005.
MAILVAGANAM, N. P.; “Factors Influencing Slump Loss in Flowing Concrete”, in SP
68-26, American Concrete Institute, Detroit, 1978.
MEHTA, P.K; AÏTICIN, P.C. Microestructural basis of selection of materials and mix
proportions for high strength concrete. In. HESTER, W. (ed). Utilization of higth strength
concrete, 1990, Berkeley. Proceedings ... Detroit: American Concrete Institute, 1990, p. 265-
287 (SP-121).
MELO, K. A., REPPETE, W. L. Influência de finos nas propriedades do concreto auto-
adensável com adição de fíler calcáreo. In: 47º CONGRESSO BRASILEIRO DO
CONCRETO. CD-ROM, Recife - PE, 2005.
MONTE, R. Avaliação de metodologias de ensaio destinadas à verificação da eficiência
de aditivos superplastificantes em pastas de cimento Portland. 2003. 118p. Dissertação
(Mestrado). Escola Politécnica da Universidade de São Paulo, São Paulo. 2003
MONTEIRO, P. J. M. Controle da microestrutura para o desenvolvimento de concretos
de alto desempenho. Boletim Técnico da Escola Politécnica da USP – BT/PCC/86. Escola
Politécnica da USP/Departamento de Engenharia de Construção Civil, São Paulo, 1993.
MOURET, M., Rhéologie: BAP – Mise em Ouvre. Projet Marengo, LMDC, INSA, Toulouse,
France, 2001.
NOOR, M.A.; UOMOTO, T. Three-dimensional discrete element simulation of rheology
testsof self-compacting concrete. In: 1st International RILEM Symposium on Self
Compacting Concrete. Suécia, p.35-46, 1999.
NAWA, T.; EGUCHI, H.; FUKAYA, Y. Effect of alkali sulfate on rheological behavior of
cement paste containing a superplasticizer. In: International Conference On Superplasticizers
and Others Chemical Admixtures in Concrete. 3. Otawa, Canada, 1989. Proceedings. Ed. By
V.M. Malhotra, ACI, Detroit, USA. p. 405 - 424. 1989.
NEVILLE, Adam Matthew, Propriedades do concreto, São Paulo, Editora Pini, 1997.
Referências Bibliográficas
112
NUNES, S. C. B. Betão Auto-Compactável: Tecnologia e Propriedades. 2001. 198 p. Pós-
graduação em Estruturas de Engenharia Civil – Faculdade de Engenharia, Universidade do
Porto, Porto.
OKAMURA, H. Self-compacting high performance concrete. Concrete International, v. 19,
n. 7, p. 50-54, July 1997.
OKAMURA, H.; OUCHI, M. Self-compacting concrete. In: Journal of Advanced Concrete
Technology, Vol. 1, n. 1, p. 5-15, 2003.
O’REILLY, V. D. (1998), “Método de Dosagem de Concreto de Elevado Desempenho,”
Editora Pini, pp. 1-113.
PALMA, G. Ensayos de trabajabilidad al hormigón autocompactante. Revista BIT, Junho,
2001.
PETERSSON, Ö., BILLBERG, P. and VAN, B.K. (1996), “A Model for Self-Compacting
Concrete.” Proc. International RILEM Conference on Production Methods and Workability of
concrete, P.J.M. Bartos, D.L. Marrs and D.J. Cleand (editors), E & FN Spon, pp. 483-492.
PETERSSEN, Ö. Preliminary mix-design. In: Brite EuRam Program: Rational
productionand improved working environment through using self compacting concrete.
Task 1, p.1- 41, 1998.
PETERSSON, Ö. Workability. In: Brite EuRam Program: Rational production and
improved working environments through using self compacting concrete. Task 2, p.1-56,
1999.
RAGO, F. Características reológicas de pastas de cales hidratadas normalizadas e de
cimento. 1999. 207p. Dissertação (Mestrado). Escola Politécnica da Universidade de São
Paulo, São Paulo, 1999.
REPETTE, W. L. Avaliação do uso de concreto auto-adensável em estruturas de edifícios.
Relatório de Projeto de Pesquisa. Florianópolis: Universidade Federal de Santa Catarina,
Departamento de Engenharia Civil, 2005. 23 p.
RIGUEIRA VICTOR, J.W.; SERNA ROS, P.; PINTO BARBOSA, M.; MARTI VARGAS,
J.R. Utilização de modelos de ensaios reduzidos para a caracterização dos concretos
autoadensáveis. In: 45° CONGRESSO BRASILEIRO DO CONCRETO. CD-ROM,
Vitória, 2003.
RIXON, M.R.; MAILVAGANAM, N. P. Chemical admixture for concrete. Ed. E & FN
Spon, London, UK, 1999. 437p
Referências Bibliográficas
113
RONCERO, J. Effect of superplasticizers on the behavior of concrete in the fresh and
hardened states: implications for high performance concretes. 2000. 189p. Tese
(Doutorado), Universitat Politècnica da Catalunya, Barcelona, Espanha. 2000
SAAK, W.A., JENNINGS, H. M. and SHAH, S. P. (2001). “New Methodology for Designing
Self-Compacting Concrete,” ACI Materials Journal, Vol. 94, No. 6, pp. 429-439.
SAKAI, E.; YAMADA, K.; OHTA, A. Molecular structure and dispersion-adsorption
mechanisms of comb-type superplasticizers used in Japan. In: Journal of Advanced
Concrete Technology, Vol. 1, n. 1, p. 16-25, 2003.
SEDRAN, T., DE LARRARD, F., HOURST, F. and CONTAMINES, C. (1996), “Mix
Design of Self-Compacting Concrete,” Proc. International RILEM Conference on Production
Methods and Workability of Concrete, P.J.M. Bartos, D.L. Marrs and D.J. Cleand (editors), E
& FN Spon, pp. 439-450.
SHINDOH, T.; MATSUOKA, Y. Development of combination-type self-compacting
concreteand evaluation test methods. In: Journal of Advanced Concrete Technology, Vol. 1,
n. 1, p. 26-36, 2003.
SU, N., HSU, K. and CHAI, H. (2001), “A Simple Mix Design Method for Self-Compacting
Concrete,” Cement and Concrete Research, No.31, pp. 1799-1807.
SVERMOVA, L.; SONEBI, M.; BARTOS, P.J.M.. Influence of mix proportions on rheology
of cement grouts containing limestone powder. Cement and Concrete Composites. v. 25.
2003
TVIKSTA, L.G. End Product. In: Brite EuRam Proposal: Guidelines self compacting
concrete. Task 9, p.1 28, 2000.
TVIKSTA, L.G. Quality control. In: Brite EuRam Program: Rational production andimproved
working environment through using self compacting concrete. Task 8.4, p.1 (48), 2000.
TORALLES-CARBONARI, B. M., GETTU, R., AGULLÓ, L., AGUADO, A. and ACENÃ,
V. (1996), “A Synthetic Approach for the Experimental Optimization of High Strength
Concrete,” 4th International Symposium on Utilization of High Strength/High Performance
Concrete, Eds. F. de Larrard and R. Lacroix, Laboratoire Central des Ponts et Chaussées,
Paris, pp. 161-167.
TORALLES-CARBONARI, M.B.; ELIAN, M.M.S.; CARBONARI, G. Influência da
compacidade do esqueleto granular no consumo de pasta e nas propriedades do CAD. In: V
Simpósio EPUSP sobre Estruturas de Concreto, p.1-12, 2003.
Referências Bibliográficas
114
TUTIKIAN, Bernardo Fonseca, Método para dosagem de concretos auto-adensáveis, Porto
Alegre, 2004.
VICTOR, J. W. R. Estudo da influência da granulometria dos sólidos na composição de
concretos auto-adensáveis. Concreto, n. 37. São Paulo: IBRACON, 2005. p. 46-53.
Anexos
115
A N E X O S
Anexos
116
PROCEDIMENTO MATEMÁTICO PARA A OBTENÇÃO DA DOSAGEM INICIAL
DO CAA.
Proporções da mistura para 1 m
3
de argamassa
No programa MathCad
Observação: Os dados em amarelo são os dados de entrada e os dados em cinza são os dados
de saída.
1=V
as
+V
p
V
as
:=0.4 ..............................................................................................Volume de areia seca (m
3
)
V
p
:=1-V
as
V
p
= 0.6 ......................................................................................................Volume da pasta (m
3
)
ρ
as
:= ...................................................................................Densidade real da areia seca (kg/m
3
)
ω
as
:=0.4ρ
as
ω
as
= .........................................................................................................Peso da areia seca (kg)
ω
p
= 0.6ρ
p
a/c:= ..........................................................................................................Relação água/cimento
Ad/c:= .............................................................................................Relação adição/cimento (%)
sp/c:= ................................................................Relação superplastificante(sólido)/cimento (%)
ρ
p
:= ...................................................................................................Densidade da pasta (kg/m
3
)
ω
c
:=
)/01.0/001.0/1(
6.0
cspcAdca
p
⋅+⋅++
⋅ρ
ω
c
= .......................................................................................................Peso do cimento (kg/m
3
)
Anexos
117
ca
ca ωω ⋅= /:
ω
a
= ............................................................................................................Peso da água (kg/m
3
)
cAd
cAd
ωω ⋅
=
100
)/(
:
ω
Ad
= .......................................................................................................Peso da adição (kg/m
3
)
csp
csp
ωω ⋅
=
100
)/(
:
ω
sp
= .........................................................................Peso do superplastificante (sólido) (kg/m
3
)
spAdacp
ωωωωω +++=:
ω
p
= ............................................................................................................Peso da pasta (kg/m
3
)
ρ
sp
:= ..............................................................Densidade do superplastificante (líquido) (kg/m
3
)
γ
sp
:= ......................................................................Conteúdo de sólido do superplastificante (%)
⋅
=
sp
sp
sp
sp
V
γ
ω
ρ
100000
:
V
sp
= ................................................................Volume do superplastificante (líquido) (litro/m
3
)
A
a
:= ...................................................................................Coeficiente de absorção da areia (%)
H
a
:= ...........................................................................................................Umidade da areia (%)
( )
−
⋅+
−⋅−⋅=
100
1
100
/:
aa
as
sp
spcadc
HA
caA ω
γ
ωω
Anexos
118
O segundo termo representa o conteúdo de água do superplastificante e o terceiro
termo representa a água a ser adicionada para a saturação da areia (assumindo-a sendo seca) e
a umidade real da areia.
A
adc
= ....................................................................................................Água adicionada (kg/m
3
)
+⋅=
100
1:
a
asasc
H
ωω
Quando a areia é úmida, para a correção da água adicionada, o peso da areia
adicionada deve ser também corrigido:
ω
asc
= ................................................................................................Peso corrigido da areia (kg)
Anexos
119
Proporções da mistura para 1m
3
de concreto
No programa MathCad
Observação: Os dados em amarelo são os dados de entrada e os dados em cinza são os dados
de saída.
V
a
+ V
b
+ V
p
= 1
V
p
:= ...........................................................................................................Volume da pasta (m
3
)
)/01.0/01.0/1(
:
cspcAdca
V
pp
c
⋅+⋅++
⋅
=
ρ
ω
ω
c
= .......................................................................................................Peso do cimento (kg/m
3
)
p
bs
bs
as
as
V−=+ 1
ρ
ω
ρ
ω
a/b:= ...............................................................................................................Relação areia/brita
ba
pas
/⋅=ωω
ρ
as
:= ...................................................................................Densidade real da areia seca (kg/m
3
)
ρ
bs
:= ....................................................................................Densidade real da brita seca (kg/m
3
)
(
)
bsas
p
bs
ba
V
ρρ
ω
1/
1
:
+
−
=
ω
bs
= .........................................................................................................Peso da brita seca (kg)
Anexos
120
[
]
bsas
p
as
ba
Vba
ρρ
ω
1/
1(/
:
+
−⋅
=
ω
as
= .........................................................................................................Peso seco da areia (kg)
ca
ca ωω ⋅= /:
ω
a
= ............................................................................................................Peso da água (kg/m
3
)
cAd
cAd
ωω ⋅
=
100
)/(
:
ω
Ad
= .......................................................................................................Peso da adição (kg/m
3
)
csp
csp
ωω ⋅
=
100
)/(
:
ω
sp
= .........................................................................Peso do superplastificante (sólido) (kg/m
3
)
ω
p
:= ω
c
+ ω
a
+ ω
Ad
+ ω
sp
ω
p
= ............................................................................................................Peso da pasta (kg/m
3
)
⋅
=
sp
sp
sp
sp
V
γ
ω
ρ
100000
:
V
sp
= ...............................................................Volume do superplastificante (líquido) (litro/m
3
)
A adição de água por m
3
de concreto é obtida:
A
b
:= ....................................................................................Coeficiente de absorção da brita (%)
Anexos
121
H
b
:= ...........................................................................................................Umidade da brita (%)
−
⋅+
−
⋅+
−⋅−⋅=
100
)(
100
)(
1
100
/:
bb
bs
aa
as
sp
spcadc
HAHA
caA ωω
γ
ωω
O segundo termo representa o conteúdo de água do superplastificante e os dois últimos
termos representam a água adicionada para a saturação dos agregados (assumindo que eles
estão secos) e a umidade real dos agregados.
A
adc
= .........................................................................................................Água adicionada (kg)
Quando os agregados estão úmidos, os pesos dos agregados devem também ser
corrigidos:
+⋅=
100
1:
a
asasc
H
ωω
ω
asc
= ................................................................................................Peso corrigido da areia (kg)
+⋅=
100
1:
b
bsbsc
H
ωω
ω
bsc
= ................................................................................................Peso corrigido da brita (kg)
Livros Grátis
( http://www.livrosgratis.com.br )
Milhares de Livros para Download:
Baixar livros de Administração
Baixar livros de Agronomia
Baixar livros de Arquitetura
Baixar livros de Artes
Baixar livros de Astronomia
Baixar livros de Biologia Geral
Baixar livros de Ciência da Computação
Baixar livros de Ciência da Informação
Baixar livros de Ciência Política
Baixar livros de Ciências da Saúde
Baixar livros de Comunicação
Baixar livros do Conselho Nacional de Educação - CNE
Baixar livros de Defesa civil
Baixar livros de Direito
Baixar livros de Direitos humanos
Baixar livros de Economia
Baixar livros de Economia Doméstica
Baixar livros de Educação
Baixar livros de Educação - Trânsito
Baixar livros de Educação Física
Baixar livros de Engenharia Aeroespacial
Baixar livros de Farmácia
Baixar livros de Filosofia
Baixar livros de Física
Baixar livros de Geociências
Baixar livros de Geografia
Baixar livros de História
Baixar livros de Línguas
Baixar livros de Literatura
Baixar livros de Literatura de Cordel
Baixar livros de Literatura Infantil
Baixar livros de Matemática
Baixar livros de Medicina
Baixar livros de Medicina Veterinária
Baixar livros de Meio Ambiente
Baixar livros de Meteorologia
Baixar Monografias e TCC
Baixar livros Multidisciplinar
Baixar livros de Música
Baixar livros de Psicologia
Baixar livros de Química
Baixar livros de Saúde Coletiva
Baixar livros de Serviço Social
Baixar livros de Sociologia
Baixar livros de Teologia
Baixar livros de Trabalho
Baixar livros de Turismo
