( PDF ) Estudo comparativo das propriedades mecânicas do concreto produzido com água tratada magneticamente

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UNIVERSIDADE FEDERAL DE MINAS GERAIS

PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA DE ESTRUTRAS

ESCOLA DE ENGENHARIA DA UFMG

ESTUDO COMPARATIVO DAS PROPRIEDADES MECÂNICAS

DO CONCRETO PRODUZIDO COM ÁGUA TRATADA

MAGNETICAMENTE

AYRTON HUGO DE ANDRADE E SANTOS

BELO HORIZONTE

2006

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ESTUDO COMPARATIVO DAS PROPRIEDADES

MECÂNICAS DO CONCRETO PRODUZIDO COM

ÁGUA TRATADA MAGNETICAMENTE

Ayrton Hugo de Andrade e Santos

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UNIVERSIDADE FEDERAL DE MINAS GERAIS

PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA DE ESTRUTRAS

ESCOLA DE ENGENHARIA DA UFMG

ESTUDO COMPARATIVO DAS PROPRIEDADES MECÂNICAS DO

CONCRETO PRODUZIDO COM ÁGUA TRATADA MAGNETICAMENTE

AYRTON HUGO DE ANDRADE E SANTOS

Dissertação apresentada ao Curso de Pós-

Graduação em Engenharia de Estruturas da

Escola de Engenharia da Universidade Federal de

Minas Gerias, como parte dos requisitos

necessários à obtenção do título de Mestre em

Engenharia de Estruturas.

Comissão Examinadora:

_________________________________

Prof. Dr. Ney Amorim Silva

DEES – UFMG – (Orientador)

_________________________________

Prof. Dr. Rodrigo Moysés Costa (Co-Orientador)

Universidade de Itauna

________________________________

Prof. Dr. Sebastião Salvador Real Pereira

DEES – UFMG

_________________________________

Prof. Dr. Reginaldo Carneiro da Silva

DEC – UFV

_________________________________

Prof. Msc. Wellerson Romaniello

PUC MINAS (Convidado Especial)

Belo Horizonte, __ de ____________ de 2006.

(...) Destino é a gente que faz. Quem

faz o destino é a gente. Na mente de

quem for capaz.

(Raul Seixas – Messias Indeciso)

A Deus e Nossa Senhora Aparecida que me iluminaram, aos meus pais Ayrton Geraldo

Mota Santos e Maria Alice de Andrade e Santos, pelos ensinamentos, dedicação,

desprendimento total, amor e carinho. As minhas irmãs Hersília de Andrade e Santos e

Isabel Alice de Andrade e Santos pela amizade.

AGRADECIMENTOS

Coragem não é a ausência do

medo, mas sim a presença do medo

com o desejo de vencê-lo.

Citar nomes é complicado, pois pode-se cometer o equívoco de esquecer de alguns,

assim agradeço a todos que de algum modo, em algum momento contribuíram para a

conclusão deste trabalho.

Agradeço primeiramente ao prof. Ney Amorim Silva que mais do que a relação de

orientador e orientando, acredito que foi para mim um amigo ou pelo menos um grande

colega, que me ajudou a crescer profissionalmente e culturalmente.

Ao Prof. Roque Luis da Silva Pitangueira pela disponibilidade nos momentos

necessários.

Agradeço ao Departamento de Engenharia de Estruturas, por ter me fornecido meios de

concluir esta dissertação. Quando digo o Departamento, me refiro principalmente aos

funcionários Maria Inês, Renatinha, Lucíola, Fátima, Patrícia, dentre outros.

Agradeço aos funcionários do LAEES, principalmente ao Geraldo e Erik, que me

ajudaram a executar os ensaios.

Agradeço também aos colegas do mestrado, pelo convívio.

E por último, agradeço aos dois grandes amigos, Valquíria e Luciano, que sabem

realmente o significado desta palavra.

iii

SUMÁRIO

Apresentação

Introdução...............................................................................................1

1.1 Introdução.........................................................................................................1

1.2 Objetivos...........................................................................................................3

1.2.1 Objetivo geral ...........................................................................................3

1.2.2 Objetivo específico...................................................................................3

1.3 Justificativa.......................................................................................................4

1.4 Organização da dissertação...............................................................................6

Revisão Bibliográfica.............................................................................7

2.1 Introdução.........................................................................................................7

2.2 Água Tratada Magneticamente.........................................................................8

2.2.1 Estrutura da água ......................................................................................8

2.2.2 Parâmetros de potabilidade da água........................................................11

2.2.2.1 Impurezas encontradas na água ..........................................................12

2.2.2.2 Parâmetros de qualidade da água........................................................13

2.2.3 Tratamento magnético da água...............................................................16

2.2.3.1 Princípio do tratamento magnético da água........................................17

2.2.3.2 Histórico da utilização........................................................................21

2.3 Concreto convencional ...................................................................................22

2.3.1 Cimento...................................................................................................23

2.3.1.1 Cimento Portland: seus constituintes e suas reações de hidratação....23

2.3.1.2 Principais reações de hidratação do cimento portland........................24

2.3.1.3 Velocidade da carbonatação ...............................................................25

2.3.2 Propriedades dos principais componentes do cimento Portland.............26

2.3.3 Propriedades Físicas e Químicas do Cimento.........................................27

2.3.4 Hidrólise dos componentes da pasta de cimento ....................................31

2.3.5 Água como um agente deteriorador........................................................32

2.4 Trabalhos Utilizando a água tratada magneticamente no concreto ................32

Ensaios e Metodologia.........................................................................37

3.1 Introdução.......................................................................................................37

3.2 Ensaios Não-destrutivos .................................................................................38

3.2.1 Ultra-som................................................................................................38

3.2.1.1 Determinação da Homogeneidade do Concreto .................................43

3.2.1.2 Aparelho para Ultra-sonografia ..........................................................43

3.3 Ensaios Destrutivos.........................................................................................44

3.3.1 Resistência à Compressão.......................................................................45

3.3.2 Módulo de Elasticidade ..........................................................................46

3.4 Procedimento Experimental............................................................................49

3.4.1 Condicionador físico...............................................................................51

3.4.2 Esquema Experimental Para Magnetização da Água .............................52

3.4.3 Comprovação da magnetização da água.................................................55

3.4.3.1 Ensaio Para Medição do Campo Magnético Gerado Pelo

Condicionador Físico..........................................................................................56

3.4.3.2 Ensaio da Tensão Superficial da Água Magnetizada..........................57

3.4.4 Definição dos traços................................................................................59

3.4.5 Determinação do Número de Corpos-de-Prova......................................60

3.4.6 Propriedades dos Materiais.....................................................................61

3.4.6.1 Agregados Graúdos / Miúdos .............................................................61

3.4.6.2 Cimentos.............................................................................................62

3.4.7 Moldagem dos corpos-de-prova .............................................................62

3.4.8 Cura e preparação dos corpos-de-prova..................................................65

Análise dos Resultados.........................................................................66

4.1 Introdução.......................................................................................................66

4.2 Análise Estatística...........................................................................................67

4.2.1 Resistência à compressão – Análise Geral .............................................67

4.2.1.1 Resistência à compressão em função dos componentes do concreto. 77

4.2.1.2 Resistência à compressão – Idade.......................................................77

4.2.2 Módulo de Elasticidade ..........................................................................80

4.2.3 Trabalhabilidade .....................................................................................82

4.2.4 Velocidade do pulso ultra-sônico ...........................................................83

4.2.4.1 Compacidade/ Homogeneidade..........................................................94

Considerações finais e Recomendações...............................................96

5.1 Introdução.......................................................................................................96

5.2 Considerações finais.......................................................................................96

5.3 Recomendações para trabalhos futuros...........................................................99

Referências Bibliográficas .................................................................101

ANEXO A – Relatório de ensaios para a resistência à compressão.........106

ANEXO B – Relatório de ensaios para o módulo de elasticidade............113

LISTA DE FIGURAS

FIGURA 2.1– Modelo da molécula de água ....................................................................8

FIGURA 2.2– Tipologias da ação da tensão superficial nas moléculas de água junto a

sólidos.....................................................................................................................10

FIGURA 2.3– Estrutura de gelo. ....................................................................................10

FIGURA 2.4– Classificação e distribuição dos sólidos em função do tamanho

(SPERLING (1996) ................................................................................................12

FIGURA 2.5– Parte do modelo da água.........................................................................18

FIGURA 2.6– Esquema da força de Lorentz..................................................................19

FIGURA 2.7– Trajetória da partícula – (HALLIDAY, 1996)........................................20

FIGURA 2.8– Efeito do campo magnético na moléculas de água: (a) Conjunto de

moléculas de água termodinamicamente estável; (b) Moléculas de água após a

passagem pelo campo magnético............................................................................34

FIGURA 2.9– Cristais de hidróxido de cálcio na pasta de cimento, preparada com água

de torneira. (SU, 2003) ...........................................................................................35

FIGURA 2.10– Cristais de hidróxido de cálcio na pasta de cimento, preparada com água

tratada magneticamente. (SU, 2003).......................................................................35

FIGURA 3.1– Posicionamento dos transdutores, segundo NBR 8802:1994 .................41

FIGURA 3.2– Ultra-som V Meter Mark II – James Instruments Inc. Non Destructive

Testing Systems......................................................................................................44

FIGURA 3.3– Transdutores de 150 kHz ........................................................................44

FIGURA. 3.4– Máquina Servo Controlada – PC 200 - EMIC.......................................45

FIGURA 3.5– Máquina DL 3000 – EMIC.....................................................................47

FIGURA 3.6– Strain Gage..............................................................................................48

vii

FIGURA 3.7– Strain Gage afixado ao corpo de prova...................................................48

FIGURA 3.8– Gráficos analisando os dados obtidos por SU (2000).............................51

FIGURA 3.9– Condicionador físico...............................................................................51

FIGURA 3.10– Esquema do condicionador físico.........................................................52

FIGURA 3.11– Croqui do esquema experimental..........................................................53

FIGURA 3.12– Foto da instalação do esquema experimental........................................54

FIGURA 3.13– Foto da instalação do esquema experimental........................................54

FIGURA 3.14– Bomba centrífuga..................................................................................55

FIGURA 3.15– Medidor de campo magnético – GaussMeter MG-2000.......................56

FIGURA. 3.16– Sonda instalada no GaussMeter MG-2000 ..........................................57

FIGURA 3.17– Tensiômetro Digital k10st - KRUSS ....................................................58

FIGURA 3.18– Betoneira de 80 Litros...........................................................................63

FIGURA 3.19– Captação da água magnetizada.............................................................63

FIGURA 3.20– Moldagem dos corpos-de-prova ...........................................................64

FIGURA 3.21–Tronco de cone.......................................................................................64

FIGURA 3.22– Desforma do tronco de cone .................................................................64

FIGURA 3.23– Medição do “Slump”.............................................................................64

FIGURA 3.24– Cura final dos CP’s imersos em água comum ......................................65

FIGURA 4.1– Gráfico comparativo da resistência real dos traços 01 (CII-BC-AC) e 02

(CII-BC-AM)..........................................................................................................68

FIGURA 4.2– Gráfico comparativo da resistência real dos traços 03 (CV-BC-AC) e 04

(CV-BC-AM)..........................................................................................................70

FIGURA 4.3– Gráfico comparativo da resistência real dos traços 05 (CII-BG-AC) e 06

(CII-BG-AM)..........................................................................................................71

viii

FIGURA 4.4– Gráfico comparativo da resistência real dos traços 07 (CV-BG-AC) e 08

(CV-BG-AM)..........................................................................................................73

FIGURA 4.5– Gráfico comparativo da resistência real dos traços 09 (CVR-BC-AC) e

10 (CVR-BC-AM)..................................................................................................74

FIGURA 4.6– Gráfico comparativo da resistência real dos traços 11 (CRV-BG-AC) e

12 (CRV-BG-AM)..................................................................................................76

FIGURA 4.7– Gráfico comparativo da resistência à compressão em função da idade dos

corpos-de-prova......................................................................................................78

FIGURA 4.8– Posicionamento das leituras da onda ultra-sônica nos corpos-de-prova.84

FIGURA 4.9– Boxplots da velocidade do pulso ultra-sônico - Traços 01 (CII-BC-AC) e

02 (CII-BC-AM).....................................................................................................85

FIGURA 4.10-Boxplots da velocidade do pulso ultra-sônico - Traços 03 (CV-BC-AC) e

04 (CV-BC-AM).....................................................................................................87

FIGURA 4.11- Boxplots da velocidade do pulso ultra-sônico - Traços 05 (CV-BC-AC)

e 06(CV-BC-AM)...................................................................................................88

FIGURA 4.12- Boxplots da velocidade do pulso ultra-sônico - Traços 07(CV-BG-AC) e

08(CV-BG-AM)......................................................................................................89

FIGURA 4.13- Boxplots da velocidade do pulso ultra-sônico - Traços 09(CVR-BC-AC)

e 10(CVR-BC-AM) ................................................................................................90

FIGURA 4.14– Boxplots da velocidade do pulso ultra-sônico - traços 11 (CVR-BG-AC)

e 12 (CVR-BG-AM)...............................................................................................92

FIGURA 4.15– Velocidade de Propagação da Onda Ultra-sônica em função da idade 93

LISTA DE TABELAS

TABELA 2.1– Forma física preponderante representada pelos parâmetros de qualidade

(SPERLIN, 1996)....................................................................................................13

TABELA 2.2– Principais parâmetros a serem investigados numa análise de água

(SPERLING 1996)..................................................................................................14

TABELA. 2.3– Associação entre os usos da água e os requisitos de qualidade

(SPERLING 1996)..................................................................................................15

TABELA. 2.4 – Algumas propriedades dos principais componentes do cimento

Portland.(COSTA, 1999)........................................................................................27

TABELA 2.5 – Calor de hidratação dos componentes do cimento................................30

TABELA 3.1– Tolerância de tempos para o ensaio de compressão em função da idade

de ruptura (NBR5739:1994)..................................................................................46

TABELA 3.2– Valores referentes à tensão superficial de amostras de água .................58

TABELA. 3.3– Traços em pesos e caracterização dos concretos ..................................60

TABELA 3.4– Caracterização dos agregados................................................................62

TABELA 4.1– Resistência real (MPa) dos traços 01 (CII-BC-AC) e 02 (CII-BC-AM).

................................................................................................................................68

TABELA 4.2– Variação percentual da resistência real dos traços 01 (CII-BC-AC) e 02

(CII-BC-AM)..........................................................................................................69

TABELA 4.3– Resistência real (MPa) dos traços 03 (CV-BC-AC) e 04 (CV-BC-AM)69

TABELA 4.4– Variação percentual da resistência real dos traços 03 (CV-BC-AC) e 04

(CV-BC-AM)..........................................................................................................70

TABELA 4.5– Resistência real (MPa) dos traços 05 (CII-BG-AC) e 06 (CII-BG-AM)71

TABELA 4.6– Variação percentual da resistência real dos traços 05 (CII-BG-AC) e 06

(CII-BG-AM)..........................................................................................................72

TABELA 4.7– Resistência real (MPa) dos traços 07 (CV-BG-AC) e 08 (CV-BG-AM)

................................................................................................................................72

TABELA 4.8– Variação percentual da resistência real dos traços 07 (CV-BG-AC) e 08

(CV-BG-AM)..........................................................................................................73

TABELA 4.9– Resistência real (MPa) dos traços 09 (CVR-BC-AC) e 10 (CVR-BC-

AM).........................................................................................................................74

TABELA 4.10– Variação percentual da resistência real dos traços 09 (CVR-BC-AC) e

10 (CVR-BC-AM)..................................................................................................75

TABELA 4.11– Resistência real (MPa) dos traços 11 (CRV-BG-AC) e 12 (CRV-BG-

AM).........................................................................................................................75

TABELA 4.12– Variação percentual da resistência real dos traços 11 (CRV-BG-AC) e

12 (CRV-BG-AM)..................................................................................................76

TABELA 4.13– Ganhos percentuais médios de resistência à compressão para os traços

utilizando água tratada magneticamente.................................................................78

TABELA 4.14– Probabilidade de significância (p-valor) para as médias da resistência à

compressão em função da idade. ............................................................................79

TABELA 4.15– Módulo de elasticidade, tensão e deformação para os traços ensaiados

................................................................................................................................81

TABELA 4.16– Probabilidade de significância (p-valor) para as médias do módulo de

elasticidade para a idade de 90 dias........................................................................82

TABELA 4.17– Abatimento do cone para os traços ensaiados......................................83

TABELA 4.18– Velocidade do pulso ultra-sônico (m/s) para os traços 01 (CII-BC-AC)

e 02 (CII-BC-AM)..................................................................................................85

TABELA 4.19– Velocidade do pulso ultra-sônico (m/s) para os traços 03 (CV-BC-AC)

e 04 (CV-BC-AM)..................................................................................................86

TABELA 4.20– Velocidade do pulso ultra-sônico (m/s) para os traços 05 (CII-BG-AC)

e 06 (CII-BG-AM)..................................................................................................87

TABELA 4.21– Velocidade do pulso ultra-sônico (m/s) para os traços 07 (CV-BG-AC)

e 08 (CV-BG-AM)..................................................................................................89

TABELA 4.22– Velocidade do pulso ultra-sônico (m/s) para os traços 09 (CVR-BC-

AC) e 10 (CVR-BC-AM) .......................................................................................90

TABELA 4.23- Velocidade do pulso ultra-sônico (m/s) para os traços 11 (CVR-BG-

AC) e 12 (CVR-BG-AM) .......................................................................................91

TABELA 4.24– Variação percentual da velocidade do pulso ultra-sônico em função da

idade........................................................................................................................93

TABELA 4.25– Probabilidade de significância (p-valor) para as médias da velocidade

de propagação do pulso ultra-sônico em função da idade. .....................................94

xii

LISTA DE ABREVIATURAS, SIGLAS e SÍMBOLOS.

a/c – relação água/cimento

AC – Água comum ou de torneira

AM – Água tratada magneticamente

B - campo magnético

BC - Brita calcária dolomítica

BG - Brita gnaisse

cp – corpo-de-prova

cps – corpos-de-prova

CII – Cimento CPII-E-32

CV – Cimento CPV-plus

CVR- CIMENTO CPV – RS

d – diâmetro do corpo-de-prova (cm)

ε - deformação especifíca

END – Ensaios não destrutivos

– módulo de elasticidade tangente

f - freqüência com a partícula gira

F – vetor força, oriunda do campo magnético e da velocidade do fluxo

σ – tensão especifica (MPa)

k - constante

L = distância entre os pontos de acoplamento dos centros das faces dos transdutores

(m).

m = massa da partícula

MEV-Microscópio Eletrônico de Varredura

µ - constante de Poisson

q – carga (íon livre)

r - Raio de Larmor

ρ - densidade do material (Kg/m

)

– período de vibração,

t = tempo decorrido desde a emissão da onda até a sua recepção (s)

T – temperatura absoluta

U – é uma barreira potencial que separa uma posição de equilíbrio da próxima.

xiii

UPV - velocidade de propagação do pulso ultra-sônico (Ultrasonic Pulse Test)

V – velocidade de propagação da onda ultra-sônica (m/s)

v – vetor velocidade do fluxo

xiv

RESUMO

Este trabalho, dentro da perspectiva de melhoria do concreto, visa analisar o

comportamento do concreto produzido com água tratada magneticamente contrapondo

com os resultados obtidos com o concreto produzido convencionalmente (água comum

ou de torneira) objetivando assim avaliar os efeitos da água de amassamento tratada

magneticamente, na trabalhabilidade e nas propriedades mecânicas do concreto

(resistência à compressão e módulo de elasticidade). A alteração molecular da estrutura

da água em função do tratamento magnético, conforme estudos apresentados por

autores de outros países, é o fator que deve influenciar as melhorias do concreto. Diante

disto, tentando contrapor estes resultados à realidade brasileira, foram confeccionados

12 traços distintos, variando-se três tipos de cimento (CP II E 32, CP V – PLUS e CP V

- RS), dois tipos de agregados graúdos (gnaisse, calcário dolomítico) além dos dois

tipos de água. Os concretos produzidos foram ensaiados em 6 idades distintas (3, 7, 14,

28, 56 e 90 dias). O teste de ultra-som (UPV - Ultrasonic Pulse Velocity) foi utilizado

para avaliar qualitativamente o concreto, corroborando com a análise feita usando os

ensaios destrutivos. Os resultados mostram que a água tratada magneticamente melhora

a trabalhabilidade e as propriedades mecânicas dos concretos analisados.

Palavras-Chave: Concreto, Água Tratada Magneticamente, Propriedades Mecânicas do

Concreto, Ultra-som.

ABSTRACT

The related work, as a perspective of concrete improvement, seeks to analyze concrete

behavior with magnetically treated water compared with the obtained results on

conventionally produced concrete (common or tap water). The objective is to evaluate

the effects of the magnetical treatment water in the workability of the concrete as well

as on the mechanical properties (compressive strenght, modulus of elasticity). The

molecular decay in water structure due to magnetic treatment, as studies presented by

authors of other countries, is the main influence factor in concrete improvement.

Therefore trying to oppose these results to the Brazilian reality 12 distinct mix

proportions were produced using three cement ( Brazilian: CP II E 32; CP V – PLUS;

CP V – RS), two large aggregates (gnaisse, dolomitic limestone) and the two kinds of

water. The mechanical properties were evaluated at 6 distinct ages (3, 7, 14, 28, 56 and

90 days). The Ultrasonic Pulse Velocity (UPV) is a means to evaluate qualitatively the

concrete, corroborating with the analysis done using destructive essays. The results

show that magnetically treated water improves the workability and mechanical

properties of the analyzed concretes.

Keywords: Concrete, Magnetically Treated Water, Properties Mechanical of the

Concrete, Ultrasonic Pulse Velocity.

NTRODUÇÃO

1. Introdução

1.1 Introdução

A água é um dos elementos da natureza que está presente em todas as etapas da vida do

ser humano, bem como em suas atividades (indústria, agricultura, comércio, etc.). Numa

época de incertezas, onde o homem procura outras fontes de energia, a água surge como

uma possível opção, não só para este fim, mas principalmente, para a otimização de

processos industriais que contribuam para uma maior conservação do meio ambiente.

Sendo assim, experiências realizadas com este elemento submetendo-o a influência de

campos magnéticos gerados por ímãs, levaram ao surgimento da água tratada

magneticamente, com amplas aplicações em quase todos os ramos da atividade humana.

No começo da era industrial, cientistas russos perceberam um problema nas tubulações

das indústrias que utilizavam caldeiras. A água que circulava pelas tubulações possuía

uma grande quantidade de sais dissolvidos que se depositavam em suas paredes

internas, formando incrustações que reduzia o seu diâmetro interno e conseqüentemente

sua vida útil. Isso exigia uma manutenção periódica cuja única opção consistia em

Introdução 2

desmontar a tubulação fazendo a raspagem e limpeza das paredes internas e montá-la

novamente no menor tempo de paralisação possível, o que naturalmente elevava os

custos de produção. Além das tubulações, os radiadores de motores a explosão, com os

depósitos de sais, entupiam comprometendo sua eficácia térmica.

Ao acaso, a água circulante na tubulação foi exposta a um campo magnético e

constatou-se que não ocorreu a formação das incrustações e as que já se encontravam na

tubulação foram desfeitas das paredes internas sem a necessidade de qualquer raspagem

posterior. Esse sistema de desobstrução das incrustações logo foi adotado pelas

indústrias do ramo e motivou várias experiências envolvendo a água tratada

magneticamente para determinação das alterações das suas propriedades físico-

químicas. Os resultados mostraram que a exposição ou passagem da água por campos

magnéticos alterava, em especial, as seguintes propriedades:

• temperatura de ebulição;

• temperatura de solidificação;

• densidade;

• tensão Superficial;

• viscosidade;

• condutibilidade Elétrica;

• velocidade de Sedimentação;

• ionização.

Tais alterações nas propriedades físico-químicas da água levaram pesquisadores do

mundo todo a analisar esses ganhos em diversas áreas, tais como na agricultura, na

saúde, na indústria, dentre outras.

Diante deste contexto os russos Wulachoufuski e Alnanina, em 1962, começaram a

estudar o uso da água tratada magneticamente na produção do concreto (FU e WANG

)

apud SU(2003), uma vez que entre os radicais livres deste, encontra-se o Ca

, que ao

FU W, WANG ZB. In: The new tecnology of concrete engineering. Beijing: The Publishing House of

Chinese Architectural Industry, 1994. p 56-59.

Introdução 3

reagir com outros elementos pode-se transformar na calcita, principal produto das

incrustações nas tubulações.

Similarmente outros pesquisadores do Japão, Europa e China confirmaram que a água

tratada magneticamente pode aumentar a resistência à compressão do concreto em até

10% (SU e LEE

) apud SU (2003) e SU et al. (2000). Para FU (1994) e CHAU (1996)

apud SU(2003) é possível fazer uma combinação destes ganhos obtendo uma economia

de 5% na dosagem do cimento, reduzindo sua fluidez e mesmo assim aumentando a

resistência.

1.2 Objetivos

1.2.1 Objetivo geral

Analisar a influência da magnetização da água de amassamento nas propriedades

mecânicas do concreto, resistência à compressão e módulo de elasticidade.

1.2.2 Objetivo específico

O objetivo específico desse trabalho de dissertação é realizar um estudo comparativo

das propriedades mecânicas dos concretos convencionais, aqueles produzidos com água

de torneira ou comum, com as daqueles produzidos com água tratada magneticamente,

utilizando os ensaios destrutivos de resistência à compressão e módulo de elasticidade

estático. Serão produzidos os mesmos traços de concreto com água comum e tratada

magneticamente variando o tipo de cimento (classes de resistência), o tipo de agregado

graúdo e idade dos ensaios.

SU N, LEE KC. Effect of magnetic water on mechanical properties and micro-structures of concrete. J

Chin Inst Civil Hydraulic Eng, 1999. nº 11, p 175-180

CHAU ZJ. In. The new construction method of concrete. Beijing: The Publishing House of Chinese

Architectural Industry: 1996, p. 401-407

Introdução 4

A inclusão do ensaio não destrutivo da ultra-sonografia objetiva a verificação e

comparação dos ganhos ocorridos em relação a parâmetros qualitativos, tais como

compacidade e homogeneidade interna, por meio da medição da velocidade de

propagação do pulso ultra-sônico (UPV).

Nesta busca, outros parâmetros serão necessariamente avaliados, tais como a

trabalhabilidade do concreto fresco, medida pelo ensaio de abatimento do tronco de

cone - “Slump”.

É importante salientar que esse trabalho será feito tentando contrapor resultados obtidos

em outros países à realidade brasileira, utilizando-se materiais da região metropolitana

de Belo Horizonte.

1.3 Justificativa

No século passado, o concreto foi um dos materiais de construção mais utilizados no

nosso país e a tendência é que isto não seja alterado por um bom período. Desde o seu

aparecimento ele é utilizado com o intuito de fornecer à construção a resistência

requerida, economia e facilidade de execução, aliados a uma busca mais recente por

uma maior durabilidade.

A construção civil é uma área de grande importância para a economia brasileira, uma

vez que ela representa cerca de 16% do valor do PIB (CEOTTO,2006)

, e ajuda a

melhorar os dados sociais, já que oferta empregos para as mais diversas pessoas, com os

mais diversos níveis de escolaridade e capacitação profissional.

Desconsiderando o tamanho e a importância da obra, é fácil perceber que em virtude

dos aspectos artesanais da produção do concreto, é necessário que se busque sempre o

controle de qualidade nas suas várias etapas de produção (materiais, mistura, transporte,

lançamento, adensamento e cura).

http://www.uniemp.org.br/seminarios/

Introdução 5

Diante disto, é possível encontrar na literatura, com freqüência, pesquisas que procuram

meios e modos de se melhorar a qualidade do concreto e ao mesmo tempo reduzir o

consumo de cimento em sua preparação.

Neste contexto é que se enquadra esta dissertação, uma vez que dentre os diversos

métodos existentes que tentam alcançar os objetivos supracitados existe o tratamento

magnético da água, que tem-se mostrado como um dos mais interessantes e

promissores, como citado por LAZARENKO & ZHURAVLEV (1985), BOICHENKO

& SAPOGIN (1977).

Segundo LAZARENKO & ZHURAVLEV (1985), é possível avaliar a influência do

tratamento magnético nas características do concreto, conseguindo resultados bastante

positivos no que tange a:

 aumento de resistência à compressão;

 aumento de densidade;

 menor porosidade;

 menor absorção de água;

 redução do tempo de endurecimento.

No entanto, se por um lado a literatura é rica em resultados referentes ao tratamento

magnético da água utilizada para fabricação do concreto, por outro é pobre no que se

refere às condições experimentais, não havendo dados quanto às características da água

(densidade, pH, tensão superficial, temperatura, etc.) e às características do sistema de

imantação da água (velocidade e vazão do fluxo, intensidade do campo, distância entre

os imãs, dentre outras variáveis, associadas à passagem de um líquido eletricamente

carregado por um campo magnético). Esse trabalho fornece todos esses dados para os

ensaios realizados.

Introdução 6

1.4 Organização da dissertação

O Capítulo 2 visa fazer uma revisão bibliográfica, apresentando como é a estrutura da

água e como esta se altera ao ser submetida a um campo magnético pré-estabelecido,

descrevendo neste momento o princípio básico da magnetização. Faz-se um breve

histórico da utilização da água tratada magneticamente, tanto na produção do concreto,

como em outras áreas (saúde, agricultura, indústria). Ainda neste capítulo são

apresentadas as principais reações químicas que ocorrem na produção do concreto

convencional além de citar alguns trabalhos de outros autores utilizando a água tratada

magneticamente na produção de concreto.

No Capítulo 3 abordam-se os ensaios programados e a metodologia do trabalho, dando-

se ênfase para explicar como foi desenvolvido o aparato experimental e os demais

procedimentos (escolha dos materiais, definição dos traços, tipo de cura, etc.) para a

fabricação dos concretos.

No Capítulo 4 são apresentados os resultados obtidos nos ensaios, após os mesmos

terem sido tratados estatisticamente. Paralelamente a isto, é feita uma discussão a

respeito dos ganhos e perdas ocorridos com o tratamento magnético na água de

amassamento.

Finalizando este trabalho, no capítulo 5 são apresentadas as conclusões e as sugestões

para trabalhos futuros utilizando o tratamento magnético na fabricação do concreto.

EVISÃO

IBLIOGRÁFICA

2. Revisão Bibliográfica

2.1 Introdução

A água de amassamento que é utilizada para a fabricação do concreto, possui poucos

trabalhos ou estudos difundidos no meio cientifico, sendo que, as próprias normas

brasileiras e até mesmos as internacionais, fazem pequenas exigências em relação à

água de amassamento, especificando e recomendando apenas que esta seja tratada,

atingindo alguns índices de potabilidade, e que não apresentem nenhum contaminante

que possa alterar as reações de hidratação dos compostos cimentícios.

De acordo com a Associação Brasileira de Normas Técnicas – ABNT, por meio de

normalização especifica (NBR 12654: 1992 e NBR 6118: 2003) recomenda que a água

de amassamento seja avaliada nos seguintes itens: quantidade de matéria orgânica

presente expressa em oxigênio consumido; teor de sólidos dissolvidos e sólidos totais;

teores de sulfetos e cloretos, pH e teor de sólidos em suspensão, não se referindo a

qualquer tipo de alteração física ou química da mesma.

Revisão Bibliográfica 8

De modo a apresentar os importantes ganhos que podem ocorrer com a alteração da

estrutura molecular da água quando tratada magneticamente mostra-se neste capítulo

como o tratamento é realizado e como os ganhos incentivaram pesquisadores de outras

áreas científicas. Apresenta-se ainda as principais reações que ocorrem com o concreto

convencional e que produzem os compostos [Ca(OH)

e CaCO

] que poderão interagir

com a água tratada magneticamente, gerando o concreto, objeto desta dissertação.

2.2 Água Tratada Magneticamente

2.2.1 Estrutura da água

A água, como é sabido, é o constituinte inorgânico mais abundante dentro e fora do

corpo dos seres vivos, e atrai deste muito tempo interesses pelo seu comportamento.

Estruturalmente a molécula de água é formada por dois átomos de hidrogênio e um

átomo de oxigênio, sendo ligados por uma ligação covalente. A disposição espacial

desses átomos não é linear, formando um dipolo como apresentado na FIG. 2.1.

FIGURA 2.1– Modelo da molécula de água

De acordo com MEHTA e MONTEIRO (1994), “Devido a diferenças nos centros de

carga do hidrogênio e do oxigênio, o próton do íon de hidrogênio positivamente

carregado pertencente a uma molécula de água atrai os elétrons negativamente

carregados das moléculas de água vizinhas. Esta força de atração relativamente fraca,

Revisão Bibliográfica 9

chamada ligação de hidrogênio (ou ponte de hidrogênio), é responsável pela estrutura

ordenada da água”.

Cada uma das pontes de hidrogênio é uma ligação fraca que se desfaz facilmente, no

entanto, enquanto uma ponte se desfaz, outra se forma, de modo que as moléculas de

água ficam fortemente unidas, mantendo a água fluida e estável em condições normais

de temperatura e pressão. Essa forte atração entre as moléculas de água é denominada

coesão. A coesão entre as moléculas da água no estado líquido é o fator responsável por

sua alta tensão superficial.

Esta propriedade da água, é que permite que alguns seres vivos possam se locomover

sobre ela sem afundar, mas segundo MEHTA e MONTEIRO (1994), é possível dizer

que é justamente a alta tensão superficial da água, que a impede de agir como um agente

plastificante eficiente em misturas de concreto.

Para GOMES et al(2002), a redução da tensão superficial permite uma ampliação na

área de contato entre a água e o cimento, acarretando uma maior hidratação e

conseqüentemente um incremento de resistência e durabilidade.

Desta forma, VLACK (1985), propôs três modelos distintos de distribuição da molécula

de água quando a mesma entra em contato com uma superfície sólida, (FIG. 2.2).

a) interface reduzida b) interface normal

Revisão Bibliográfica 10

c) interface aumentada

FIGURA 2.2– Tipologias da ação da tensão superficial nas moléculas de água junto a sólidos.

Para a primeira situação, FIG. 2.2-a percebe-se que a molécula de água apresenta uma

elevada tensão superficial, sendo indicado pela existência de um ângulo obtuso. Para a

segunda situação, FIG. 2.2-b a tensão superficial é inferior ao caso (a), mas mesmo

assim apresenta um ângulo tangente de aproximadamente 90º. Já para a terceira e última

situação, FIG 2.2-c, a tensão superficial é bem inferior as demais, causando uma maior

superfície de molhagem.

O maior exemplo da organização de longo alcance na estrutura da água proveniente da

ligação de hidrogênio é encontrado no gelo, como apresentado na FIG. 2.3.

FIGURA 2.3– Estrutura de gelo.

Cada molécula de água no gelo está cercada por quatro outras moléculas de maneira que

o grupo possui uma molécula no centro e as outras quatro nos ângulos de um tetraedro.

Todas as ligações que ocorrem entre as moléculas e seus grupos são as ligações de

Revisão Bibliográfica 11

hidrogênio. O gelo funde a 0ºC quando aproximadamente 15% das ligações de

hidrogênio se rompem. Como resultado da ruptura parcial na direcionalidade da ligação

tetraédrica, cada molécula de água pode vir a adquirir mais de quatro vizinhos

próximos, aumentando a densidade de 0,917 para 1. O inverso deste processo é

responsável pelo fenômeno de que a água líquida, ao solidificar-se, expande-se ao invés

de contrair-se. Permitindo que haja vida, nos lagos e rios congelados dos países

nórdicos.

2.2.2 Parâmetros de potabilidade da água

De acordo com as normas brasileiras e até mesmo as internacionais, a água utilizada

para a fabricação do concreto deve atender os parâmetros mínimos de potabilidade e

não devem apresentar nenhum tipo de contaminante, para que não haja alterações nas

reações químicas do concreto, quando da sua maturação.

Segundo SPERLING (1996), a água pode ter os seguintes usos principais:

•

abastecimento doméstico;

•

abastecimento industrial;

•

irrigação;

•

dessedentação de animais;

•

aqüicultura;

•

preservação da flora e da fauna;

•

recreação e lazer;

•

harmonia paisagística;

•

geração de energia elétrica;

•

navegação;

•

diluição de despejos.

Destes usos, apenas os dois primeiros (abastecimento doméstico e abastecimento

industrial) estão freqüentemente associados a um tratamento prévio da água, face aos

seus requisitos de qualidade mais exigentes.

Revisão Bibliográfica 12

2.2.2.1 Impurezas encontradas na água

As impurezas encontradas na água podem ser tratadas pelas suas características físicas,

químicas e biológicas, como apresentado:



características físicas: Estão associadas, geralmente aos sólidos presentes na

água. Estes sólidos podem ser em suspensão, coloidais ou dissolvidos,

dependendo da sua granulometria.



características químicas: Podem ser interpretadas por meio de uma das duas

classificações: matéria orgânica ou inorgânica



características biológicas: É avaliado o tipo de formação existente, ou seja, seres

vivos do reino animal, vegetal ou protistas.

Para avaliar os sólidos presentes na água, é apresentado como os mesmos são

distribuídos em função do seu tamanho (FIG. 2.4).

-6

-5

-4

-3

-2

-1

Tamanho das partículas (µm)

FIGURA 2.4– Classificação e distribuição dos sólidos em função do tamanho (SPERLING (1996)

visão

olho

Bactérias

Algas/Protozoários

Vírus

Flocos bacté

Suspensos

Coloidais

Dissolvidos

Revisão Bibliográfica 13

2.2.2.2 Parâmetros de qualidade da água

A qualidade da água pode ser representada por meio de diversos parâmetros, que

traduzem as suas principais características físicas, químicas e biológicas. Desse modo,

são citados a seguir quais os parâmetros mais importantes relacionando-os com a forma

física preponderante e os requisitos de qualidade de acordo com o uso dado à água

(TAB. 2.1, TAB. 2.2 e TAB. 2.3).

Parâmetros Físicos

•

Cor

•

Turbidez

•

Sabor e odor

•

Temperatura

TABELA 2.1– Forma física preponderante representada pelos parâmetros de qualidade (SPERLIN, 1996)

Característica Parâmetro

Sólidos em

suspensão

Sólidos

dissolvidos

Gases

dissolvidos

Cor x

Turbidez x

Parâmetros

físicos

Sabor e odor x x x

pH x x

Alcalinidade x

Acidez x x

Dureza x

Ferro e manganês x x

Cloretos x

Nitrogênio x x

Fósforo x x

Oxigênio dissolvido x

Matéria orgânica x x

Metais pesados x x

Parâmetros

químicos

Micropoluentes orgânicos x

Organismos indicadores x

Algas x

Parâmetros

biológicos

Bactérias x

Parâmetros Químicos

•

Alcalinidade

•

Acidez

•

Dureza

•

Ferro e Manganês

•

Cloretos

•

Nitrogênio

•

Fósforo

Revisão Bibliográfica 14

•

Oxigênio Dissolvido

•

Matéria Orgânica

•

Micropoluentes inorgânicos

•

Micropoluentes orgânicos

Parâmetros Biológicos

Os principais microorganismos que desempenham diversas funções de fundamental

importância, principalmente as relacionadas com a transformação da matéria dentro dos

ciclos biogeoquímicos são:

•

Bactérias

•

Algas

•

Fungos

•

Protozoários

•

Vírus

•

Helmintos

TABELA 2.2– Principais parâmetros a serem investigados numa análise de água (SPERLING 1996)

Águas para abastecimento

Águas

residuárias

Corpos

receptores

Água

superficial

Água

subterrânea

Característica Parâmetro

bruta

tratada bruta

tratada

bruta tratada

Rio Lago

Cor x x x x x x

Turbidez x x x x x x

Parâmetros

físicos

Sabor e odor x x x x x x

pH x x x x x x x

Alcalinidade x x x

Acidez x x

Dureza x x

Ferro e

manganês

x x x x

Cloretos x x

Nitrogênio x x x x x x x x

Fósforo x x x x x

Oxigênio

dissolvido

x x

Matéria

orgânica

x x x

Micropoluentes

inorgânicos

x x x x x x x x

Parâmetros

químicos

Micropoluentes

orgânicos

x x x x x x x x

Organismos

indicadores

x x x x x x x

Algas x x x

Parâmetros

biológicos

Bactérias x

Revisão Bibliográfica 15

TABELA. 2.3– Associação entre os usos da água e os requisitos de qualidade (SPERLING 1996)

Uso geral Uso específico Qualidade Requerida

Abastecimento

de água

doméstico

- Isenta de substâncias químicas prejudiciais à saúde

- Isenta de organismos prejudiciais à saúde

- Adequada para serviços domésticos

- Baixa agressividade e dureza

- Esteticamente agradável (baixa turbidez, cor, sabor

e odor. Ausência de macrorganismos)

Água é incorporada ao

produto (alimento,

remédios)

- Isenta de substâncias químicas prejudiciais à saúde

- Isenta de organismos prejudiciais à saúde

- Esteticamente agradável (baixa turbidez, cor, sabor

e odor)

Água entra em contato

com o produto

- Variável com o produto

Abastecimento

industrial

Água não entra em

contato com o produto

(refrigeração, caldeiras)

- Baixa dureza

- Baixa agressividade

Hortaliças, produtos

ingeridos crus ou com

casca

- Isenta de substâncias químicas prejudiciais à saúde

- Isenta de organismos prejudiciais à saúde

- Salinidade não excessiva

Irrigação

Demais plantações

- Isenta de substâncias químicas prejudiciais ao solo e

às plantações

- Salinidade não excessiva

Dessedentação

de animais

- Isenta de substâncias químicas prejudiciais à saúde

dos animais

- Isenta de organismos prejudiciais à saúde dos

animais

Preservação da

flora e da fauna

- Variável com os requisitos ambientais da flora e da

fauna que se deseja preservar

Contato primário (ex.

Natação, surfe)

- Isenta de substâncias químicas prejudiciais à saúde

- Isenta de organismos prejudiciais à saúde

- Baixos teores de sólidos em suspensão e óleos e

graxas

Recreação e

lazer

Contato secundário (ex.

navegação de lazer,

pesca)

- Aparência agradável

Usinas hidrelétricas - Baixa agressividade

Geração de

energia

Usinas nucleares ou

termelétricas

- Baixa dureza

Transporte -

- Baixa presença de material grosseiro que possa por

em risco as embarcações

Diluição de

despejos

- -

Revisão Bibliográfica 16

2.2.3 Tratamento magnético da água

O tratamento magnético da água é um assunto ainda pouco analisado e de certo modo

contraditório no que tange aos efeitos que o mesmo acarreta na água e como altera a sua

estrutura interna.

De acordo com (AMIRI e DADKHAH, 2005) o tratamento magnético da água por

campo magnético pode ser classificado por meio dos efeitos a montante e a jusante.

Efeitos a montante



Mecanismo de ação do campo magnético.



Efeitos químicos da água e suas impurezas.



Efeitos de parâmetros hidrodinâmicos (fatores geométricos do sistema de

tratamento, velocidade...).



Efeito de organização do campo magnético.



Processo nucleation (efeitos das impurezas, freqüências e grandezas do

núcleo).

Efeitos a jusante



Mudanças das propriedades da água tratada (aumento da condutibilidade,

aumento da alcalinidade e alteração do pH de ácido para neutro, redução

significativa da tensão superficial (GOMES et al,1999)...).



Potencial zeta de produção de partículas de carbonato de cálcio.



Morfologia da precipitação de carbonato de cálcio (tamanho, forma).



Produção de novas entidades (radicais livres, agentes reativos).



Supressão da razão de formação de incrustações.

Pela literatura estudada, percebe-se que a maioria dos autores tendem a buscar respostas

em função dos efeitos a jusante, tendo desta forma poucos dados a respeito dos

parâmetros geométricos do sistema de magnetização da água. Seguindo esta tendência,

a análise da água foi feita em função dos efeitos à jusante, mas sendo descritos em

alguns pontos os parâmetros (velocidade e vazão do fluxo, intensidade do campo

magnético, dentre outros) exigidos para se alcançar tais efeitos.

Revisão Bib1niBi97(ã)3.74(o)g7(ã)3.74(o)rá-1.229fBica

Revisão Bibliográfica 18

FIGURA 2.5– Parte do modelo da água

As moléculas de água nos vazios e na estrutura do gelo diferem somente se considerada

seus níveis de energia, uma vez que os efeitos da magnetização induzem estas

moléculas a uma posição instável de equilíbrio, sendo este o motivo que levou

KLASSEN (1967) a afirmar que o efeito da magnetização persiste apenas por algumas

horas.

Fisicamente a alteração que ocorre na água se deve ao princípio da força de Lorentz,

uma vez que existem íons H

, OH

, livres (partículas carregadas) na água, sofrendo

influência de um campo magnético sob uma determinada velocidade. A FIG. 2.6

apresenta um esquema de como a Força de Lorentz influi na magnetização da água

Revisão Bibliográfica 19

Sentido do campo magnético -

Tubulação

Figura 2.6 (a)

Figura 2.6 (b)

FIGURA 2.6– Esquema da força de Lorentz

Na FIG. 2.6 (a) apresenta-se uma carga q que foi lançada com uma velocidade v do

fluxo, sempre perpendicular ao sentido do campo magnético B, o que produz uma força

F, com o maior módulo possível (sen φ = sen 90º = 1), também perpendicular à

velocidade v (Fig. 2.6 (b)).

Na FIG. 2.6 (b), é mostrado a relação geométrica entre os vetores F, v e B, de forma que

é possível perceber que F é normal ao plano formado por v e B. Logo, F é sempre

perpendicular a v e a força magnética é sempre lateral. É possível reparar ainda que F se

anula quando v tem sentido igual ou contrário ao de B (nesse caso φ = 0º ou 180º, e v x

B = 0), e que o módulo máximo de F é (q v x B) quando v é ortogonal a B.

Revisão Bibliográfica 20

Deste modo, como existe uma força forçando a partícula para cima e existe uma outra

força no sentido do fluxo levando a partícula para frente, a partícula passa a ter uma

trajetória helicoidal como mostrado pela EQ.(2.1) e pela FIG. 2.7 (HALLIDAY et al,

1996).

(2.1)

Sentido da

energia - E

FIGURA 2.7– Trajetória da partícula – (HALLIDAY, 1996)

Onde f = freqüência com que a partícula gira (Hz);

m = massa da partícula.

A partícula ao executar estes giros e ligado ao fato da limitação de movimento das

mesmas no campo magnético (as partículas estão confinadas no sistema de

magnetização), ocorre um aumento no número de colisões e na formação dos centros de

cristalização, gerando deste modo uma estrutura mais organizada.

Deste modo, muitos autores atribuem a esta força

, a responsabilidade pelo aumento

do ângulo entre os átomos de hidrogênio e oxigênio da água, ficando os mesmos com

valores superiores aos 104,5º, gerando assim uma estrutura similar à do gelo, para a

água no seu estado líquido.

Revisão Bibliográfica 21

2.2.3.2 Histórico da utilização

Com base no estudo teórico prévio, diversos pesquisadores perceberam que esta

alteração na estrutura da água, era a justificativa para explicar porque as paredes das

tubulações de caldeiras, não sofriam com incrustações quando a água que circulava por

ela tinha passado pelo tratamento magnético. Avançando nas pesquisas, foi constatado

que a água ao sofrer o tratamento magnético inibia a formação do CaCO

, principal

componente das incrustações, impedindo deste modo que os sais dissolvidos da água

sedimentassem nas tubulações.

Mesmo tendo este objetivo original, foi comprovado que este conceito poderia ser

utilizado em outras áreas. Um exemplo disso foi UENO e IWASAKA

(1994) apud

PORTO (1998), que analisaram o comportamento hidráulico da água, percebendo a

participação física da mesma em campos magnéticos de 8 Tesla (1 Tesla = 10

gauss),

construídos a partir de ímãs super-condutores horizontais.

HIROTA et al.(

1996) apud PORTO (1998), investigou os efeitos do campo magnético

no comportamento hidrodinâmico da superfície da água e de soluções aquosas de

sulfato de cobre que apresentavam uma suscetibilidade magnética reduzida.

Na agronomia, outros estudos também têm sido feitos, analisando as vantagens da

utilização dos campos magnéticos na água utilizada na irrigação e na nutrição de

animais. Segundo LIN e YOTVAT

(1989) apud PORTO(1998), resultados

surpreendentes foram observados em algumas fazendas em Israel, com diversos animais

e plantas. Em geral, os animais tratados com água magnetizada apresentaram condições

gerais melhores, além de uma produtividade específica maior.

UENO, S.; IWASAKA, M. Effects of magnetic fields on fibrinolysis, Journal of Applied Physics,

1994 Vol 75 Issue 10, p7162-7164

HIROTA, N.; SUGAWARA, H.; HOMMA, T. OHTA, M.; KITAZAWA K, YOKOI H, KAKUDATE

Y, FUJIWARA S, KAWAMURA M, UENO S, and IWASAKA M: Magnetic field effect on interface

profile between immiscible nonmagnetic liquids-enhanced Moses effect. Journal of Applied Physics,

1996, 79(8): 4721-4723.

LIN, I. J.; YOTVAT, J.: Exposure of irrigation and drinking water to a magnetic field with controlled

power and direction. Journal of Magnetism and Magnetic Materials, Vol 83, Issue 1-3, p 525 – 526.

Revisão Bibliográfica 22

Já na bioeletromagnética, um bom exemplo é o estudo realizado por TAKEUCHI

et al

(1995) apud PORTO (1998), nas células vermelhas do sangue.

Um dado importante observado por KLASSEN (1967), foi que o efeito da magnetização

persiste por algumas horas ou poucos dias, isso caso a temperatura do sistema d’água

seja suficientemente baixa, sendo importante salientar que o tratamento somente é

efetivo se o líquido é passado entre os pólos do magneto com um campo

suficientemente forte e se a temperatura do líquido não é tão alta. (A intensidade do

campo necessariamente depende de cada aparelho de tratamento magnético em

particular).

2.3 Concreto convencional

Para efeito desse trabalho o termo concreto convencional será utilizado para indicar o

concreto produzido com água sem o tratamento magnético, normalmente denominada

água de torneira ou comum. Desse modo será feito um breve relato da fabricação do

concreto, sendo necessário uma descrição sucinta de cada um dos seus componentes, o

aglomerante (cimento), o agregado miúdo (areia), o agregado graúdo (brita), a água e

eventualmente algum tipo de aditivo.

Segundo MEHTA e MONTEIRO (1994), “o concreto é um material composto que

consiste essencialmente de um meio contínuo aglomerante, dentro do qual estão

mergulhadas partículas ou fragmentos de agregados”. O agregado é reconhecido como

sendo o material utilizado como substrato para o cimento. Ele é granular, tal como a

areia, o pedregulho, etc..

TAKEUCHI, T.; MIZUNO, T.; HIGASHI, T.; YAMAGISHI, A.; DATE, M.: Orientation of red blood

cells in high magnetic field. Journal of Magnetism and Magnetic Materials, 1995; 140-144: 1462-

1463.

Revisão Bibliográfica 23

2.3.1 Cimento

O cimento Portland é o produto adquirido pela pulverização do clínquer, de natureza

granulosa, originado da calcinação da argila e do calcário. Primeiramente, é feita a

extração da rocha calcária, que posteriormente é britada e moída juntamente com a

argila, nas devidas proporções. Este composto é submetido a um sistema de pré-

aquecedores, que consiste em uma série de ciclones, para então atravessar zonas de

queima do forno rotativo. O elevado calor converte o composto em um novo material,

denominado clínquer, que apresenta-se na forma de nódulos. A partir deste ponto, ao

clínquer moído é adicionado gesso e/ou outras adições, passando esta mistura a ser

denominado cimento.

2.3.1.1 Cimento Portland: seus constituintes e suas reações de hidratação

O cimento Portland é constituído por uma série de elementos, sendo alguns

fundamentais à sua composição e outros que se encontram em menores proporções.

Abaixo são apresentados os principais componentes do cimento Portland.



CaO



Cal



SiO2



Sílica





Alumina





Óxido de Ferro



MgO



Magnésia





Anidrido Sulfúrico

Segundo COSTA (1999), quando se processa a mistura de matérias-primas que

contenha os constituintes relacionados anteriormente, em proporções convenientes, a

critérios previamente estabelecidos, é produzido o clínquer.

Neste processo ocorrem combinações químicas, principalmente no estado sólido, que

conduzem à formação dos seguintes compostos:

Revisão Bibliográfica 24

•

Silicato Tricálcico ( 3CaO.SiO

= C

S );

•

Silicato Bicálcico

( 2CaO.SiO

= C

S );

•

Aluminato Tricálcico ( 3CaO.Al

= C

A );

•

Ferro Aluminato Tetracálcico (4CaO.Al

.Fe

= C

AF ).

2.3.1.2 Principais reações de hidratação do cimento portland

Os compostos supracitados sofrem reações de hidratação, gerando os seguintes novos

compostos:

Reação de hidratação do C

[

]

22222

)(33.2.36.32 OHCaOHSiOCaOOHSiOCaO +→+

(2.2)

Reação de hidratação do C

[

]

22222

)(3.2.34.22 OHCaOHSiOCaOOHSiOCaO +→+

(2.3)

Reação de hidratação do C

A (temperatura inferior a 20º C)

OHOAlCaOOHCaOHOAlCaO

2322232

19..4)(18.3 →++

(2.4)

Reação de hidratação do C

A (temperatura superior a 50º C)

OHOAlCaOOHOAlCaO

232232

6..36.3 →+

(2.5)

Reação de hidratação do C

A em presença de Gesso

[

]

OHCaSOOAlCaOOHOHCaSOOAlCaO

243222432

32.3..3262.3.3 →++

(2.6)

Por meio de cálculos estequiométricos foi comprovado que o C

S quando hidratado

produz 61% de C

e 39% de Ca(OH)

, sendo que sob a mesma condição de

hidratação o C

S é capaz de produzir 82% de C

e 18% de Ca(OH)

. Tendo em

vista que as propriedades adesivas da pasta de cimento Portland são principalmente

devidas à formação de silicato de cálcio hidratado, pode-se deduzir que a resistência do

cimento portland, terá um acréscimo a medida que se aumenta o teor de C

Revisão Bibliográfica 25

aumentando assim também a sua durabilidade, devido ao menor teor de Ca(OH)

composto químico conhecido como portlandita, COSTA (1999).

Segundo COSTA (1999), os produtos da hidratação do cimento se dividem na seguinte

proporção, aproximadamente: 70% de C

, 20% de Ca(OH)

e 10% de outros

produtos.

A formação da portlandita [Ca(OH)

], principal produto da hidratação do cimento, é

regida pela reação do óxido de cálcio (CaO), ou cal virgem com a água de hidratação,

como apresentado:

)(2 OHCaOHCaO →+

(2.7)

Em concretos contento somente cimento Portland, a carbonatação do Ca(OH)

é a que

realmente interessa. A reação do CO

com o hidróxido de cálcio (EQ.(2.8)) é a mais

simples e a mais importante no que tange a formação do CaCO

; pois as moléculas do

carbonato de cálcio são maiores que as da portlandita, provocando assim, uma expansão

dos poros do concreto e um conseqüente aumento destes, facilitando ainda mais o

ingresso de dióxido de carbono. Esta expansão provocada pelo CaCO

poderá ocasionar

a formação de fissuras na superfície do concreto.

2.3.1.3 Velocidade da carbonatação

O principal fator que controla a carbonatação é a difusividade da pasta de cimento

hidratada.

Segundo ALMEIDA (1990)

e JOHN e TUDISCO (1993)

apud COSTA(1999), “a

Revisão Bibliográfica 26



aumenta com o incremento da relação a/c;



varia com a natureza, finura e dosagem do cimento;



varia com a duração e as condições de cura, principalmente

no que tange à temperatura, umidade relativa e concentração

de CO

no ar;



diminui com a redução da porosidade e da permeabilidade, e

com o incremento da compacidade da pasta endurecida;



diminui com o aumento da resistência à compressão;



aumenta com a presença de fissuras.

Ainda segundo COSTA (1999) é possível afirmar que quanto maior o fator a/c, maior

será o teor de água no concreto, tornando o ambiente propício para haver a reação com

o CO

da atmosfera e, por conseguinte induzindo a formação do ácido carbônico

), que é reativo.

A finura e a dosagem do cimento são relevantes em relação à velocidade da

carbonatação, uma vez que eles determinam a porosidade do concreto, sua

permeabilidade e conseqüentemente sua difusividade.

2.3.2 Propriedades dos principais componentes do cimento Portland.

Utilizando a pesquisa feita por COSTA (1999), a TAB. 2.4, apresenta algumas das mais

importantes propriedades dos principais compostos do cimento Portland.

JONH, V. M. e TUDISCO, M. Durabilidade e carbonatação do concreto armado na revisão da NBR

6118, Anais, Seminário Sobre Qualidade e Durabilidade das Estruturas de Concreto, Porto Alegre, RS,

Brasil, 118-133 p, 1993

Revisão Bibliográfica 27

TABELA. 2.4 – Algumas propriedades dos principais componentes do cimento Portland.(COSTA, 1999)

2.3.3 Propriedades Físicas e Químicas do Cimento

As propriedades físicas do cimento Portland podem ser analisadas por meio de três

enfoques, sendo:

Componente

Nome Propriedades

1. Forma de pequenos grãos eqüidimensionais e incolores.

2. Principal responsável pela resistência a curto prazo, principalmente ao

fim primeiro mês de cura.

3. Segundo componente mais importante na produção do calor de

hidratação.

4. Segundo componente responsável pelo tempo de pega.

5. Sua forma impura é também conhecida como Alita.

S Silicato Tricálcico

6. Sua velocidade de hidratação é controlada pela velocidade de difusão

dos íons por meio das camadas sobrejacentes do produto hidratado.

1. Apresenta-se sob 3 formas diferentes:

- Em temperaturas elevadas - α-C2S

- Em temperaturas por volta de 1450oC - β-C2S

- Em temperaturas por volta de 670oC - γ-C2S

* Mas é a forma β-

C2S que está presente nos cimentos comerciais e sua

forma predominante é a de grãos arredondados, geralmente geminados.

2. Principal responsável pela resistência a longo prazo, principalmente ao

fim de um ano ou mais.

3. Sua forma impura é também conhecida como Belita.

4. Sua hidratação é controlada pela sua baixa

velocidade intrínseca de

reação.

S Silicato Dicálcico

5. O produto final da hidratação do C

S em uma relação cal /sílica de 1,65.

1. Forma partículas cristalinas retangulares.

2. Principal componente na produção do calor de hidratação.

3. Pr

incipal componente pela rapidez da pega, quando presente na forma

cristalina.

A Aluminato Tricálcico

4. Sua forma predominante é a de placas achatadas.

5. Atua como fundente na fabricação do cimento Portland.

Ferro Aluminato

Tetracálcico

1. Apresenta-se sob a forma de solução sólida.

2. Atua como fundente na fabricação do cimento Portland.

Revisão Bibliográfica 28

•

o produto em sua condição natural, que no caso seria em pó;

•

a mistura de cimento e água produzindo a pasta;

•

e a interação da pasta com agregados, formando a argamassa.

Abaixo estão citadas cada uma de suas propriedades físicas.

Densidade:

Pode-se considerar a densidade absoluta do cimento Portland como 3,15 ,

sendo que esse valor pode sofrer algumas variações pequenas. A utilização desse valor é

necessária para calcular o consumo de cimento, nas misturas geralmente feitas com base

nos volumes específicos dos constituintes. Essa propriedade é variável com o tempo nas

pastas de cimento, sendo ampliada à medida que ocorre o processo de hidratação. O

nome dado a esse aumento de densidade com o progresso da hidratação é conhecido por

retração.

Finura:

Essa propriedade está relacionada com o tamanho dos grãos do cimento, e

pode ser definida de duas maneiras: pelo tamanho máximo do grão ou pelo valor da

superfície específica. A finura ou superfície específica do produto é o fator responsável

pelo controle da velocidade de reação de hidratação do cimento, sendo que este fator

também influencia nas qualidades das pasta, das argamassas e dos concretos.

Existe uma relação entre o aumento da finura e o aumento da resistência, sendo que este

aumento pode ser melhor identificado na resistência da primeira idade. Além disso, o

aumento da finura permite uma diminuição da exsudação, e outros tipos de segregação,

o aumento da impermeabilidade, da trabalhabilidade e da coesão dos concretos e ainda

diminui a expansão em autoclave.

O valor referente à finura se relaciona com a quantidade de área que pode ser encoberta

quando se dispõe os grãos paralelamente entre si. Desse modo, um cimento com uma

finura de 1 g/cm

, significa que um grama de cimento é capaz de cobrir 1 cm

Tempo de Pega:

Esse fenômeno abrange a evolução das propriedades mecânicas da

pasta no início do processo de endurecimento, sendo definido como o instante em que a

pasta adquire uma certa consistência tornando-a imprópria ao trabalho. O termo pega e

Revisão Bibliográfica 29

endurecimento são dois aspectos de um mesmo processo de hidratação do cimento,

ocorridos em períodos diferentes. A pega ocorre na primeira fase do processo e o

endurecimento na segunda e última.

Pasta de Cimento:

“A ocorrência da pega do cimento deve ser regulada tendo-se em

vista os tipos de aplicação do material, devendo-se processar ordinariamente em

períodos superiores a uma hora após o início da mistura. Para acelerar ou retardar o

início do processo de pega, usam-se os aditivos chamados de aceleradores e

retardadores de pega, respectivamente.”(BAUER,1995)

Resistência:

A resistência mecânica dos cimentos é obtida por meio dos ensaios de

ruptura de corpos-de-prova submetidos à compressão. Em quase todo o mundo, os

corpos-de-prova são cúbicos com as arestas variando de 5cm a 7cm. Somente no Brasil

e Uruguai estes são cilíndricos, com as dimensões da altura e diâmetro sendo de 10cm e

5cm, respectivamente.

Exsudação:

A água deve ser empregada na quantidade estritamente necessária para

envolver os grãos, permitindo a hidratação e posterior cristalização do cimento. Quando

existe muita água na mistura, o excesso migra para a superfície pelo processo de

exsudação. Desta forma exsudação é o fenômeno que consiste na separação espontânea

da água de mistura, uma vez que os grãos de cimento são mais pesados que as

moléculas de água, fazendo com que eles tendam a se sedimentar, por gravidade

deixando atrás de si vazios chamados de porosidade capilar. Esse fenômeno é um tipo

de segregação que ocorre antes do início da pega, e que prejudica a uniformidade, a

resistência e a durabilidade dos concretos. A finura do cimento é um fator que afeta a

exsudação, reduzindo-a. Isto pode ser entendido, considerando-se que diminuindo os

espaços intergranulares aumenta-se a resistência à passagem de água.

Na seqüência serão abordadas as propriedades químicas do cimento Portland. Esses

processos estão interligados ao processo de endurecimento por meio da hidratação.

Estabilidade:

“A estabilidade do cimento é uma característica ligada à ocorrência

eventual de indesejáveis expansões volumétricas posteriores ao endurecimento do

Revisão Bibliográfica 30

concreto e resulta a hidratação de cal e magnésia livre nele presentes” (BAUER,1995).

A cal (CaO) ao ser hidratada após o endurecimento da pasta de cimento, amplia seu

volume, provocando o aparecimento de tensões internas que conduzem à

microfissuração, podendo acarretar uma completa desagregação do material. Este

fenômeno ocorre com maior razão com o óxido de magnésio (MgO). Por isso, as

normas limitam não só a proporção deste composto, como a do óxido de cálcio (CaO)

também.

Calor de Hidratação:

O calor de hidratação ocorre no decorrer do processo de

endurecimento do cimento, à medida que as reações de hidratação se processam. A

intensidade desse calor de hidratação varia de acordo com as proporções de silicato e

aluminato tricálcios. O calor de hidratação do cimento Portland comum oscila entre 85 e

100 cal/g, podendo variar entre 60 e 80 cal/g nos cimentos de baixo calor de hidratação.

Segundo BAUER (1995), os valores do calor de hidratação dos constituintes dos

cimentos são os apresentados na TAB. 2.5.

TABELA 2.5 – Calor de hidratação dos componentes do cimento.

Componentes Calor de hidratação (cal/g)

S 120

S 62

A 207

AF 100

Magnésia 203

Cal 279

Resistência aos Agentes Agressivos

: Dentre os constituintes do cimento, aqueles que

sofrem os ataques químicos são os silicatos de cálcio mais ou menos hidratados e

principalmente a cal hidratada, que se encontra presente no cimento hidratado. Os

agregados, por serem de natureza predominantemente inertes, não são tão susceptível

aos ataques. O hidróxido de cálcio que apresenta entre 15% a 20% do peso do cimento

original constitui o ponto mais vulnerável.

Revisão Bibliográfica 31

As águas ácidas, oriundas da chuva, com uma certa quantidade de gás carbônico

dissolvido, agem sobre a cal do cimento hidratado. O decorrer deste processo varia com

a concentração do anidrido carbônico, caso o teor de CO

seja pequeno, então ocorrerá a

formação do carbonato de cálcio (CaCO

), que é um composto pouco solúvel. Devido

ao fato de suas moléculas serem maiores que as do hidróxido de cálcio (Ca(OH)

) elas

obstruirão os poros, constituindo proteção a futuros ataques. No entanto, se a

concentração é relativamente alta, o carbonato formado ira se dissolver como o

bicarbonato, prosseguindo o ataque até completa exaustão da cal presente. Em seguida é

desencadeado o ataque aos sais de cálcio.

2.3.4 Hidrólise dos componentes da pasta de cimento

Os cloretos, sulfatos e bicarbonatos de cálcio e magnésio estão presentes em rios, lagos

e também em lençóis freáticos, constituindo a chamada água dura e como se sabe essa

água não agride os constituintes da pasta de cimento Portland. Já a água pura

proveniente da condensação de neblina ou vapor e água mole originária da chuva ou da

fusão de neve e gelo, pode possuir poucos ou nenhum íon de cálcio (Ca

). O encontro

dessas águas com a pasta de cimento Portland tendem a hidrolisar ou dissolver os

produtos contendo cálcio. Segundo METHA & MONTEIRO (1994), “uma vez que a

solução de contato atingisse o equilíbrio químico, a hidrólise adicional da pasta de

cimento iria parar. Entretanto, no caso de água corrente ou infiltração sob pressão, irá

ocorrer a diluição da solução de contato, proporcionando, portanto, a condição para a

continuação da hidrólise. Em pastas hidratadas de cimento Portland, o hidróxido de

cálcio é o constituinte que, devido à sua solubilidade relativamente alta em água pura

)/1230(

, é mais suscetível à hidrólise. Teoricamente, a hidrólise da pasta de cimento

continua até que a maior parte do hidróxido de cálcio tenha sido retirada por lixiviação;

isto expõe os outros constituintes cimentíceos à decomposição química.”

Mesmo com a perda de resistência, a lixiviação do Ca(OH)

do concreto deve ser

considerada indesejável por razões estéticas, já que o produto lixiviado interage com o

gás carbônico presente no ar e resulta na precipitação de crostas brancas de CaCO

superfície. Tal fenômeno recebe o nome de eflorescência.

Revisão Bibliográfica 32

2.3.5 Água como um agente deteriorador

Para COSTA (1999), à priori, a água é o agente primário necessário tanto na criação

quanto na destruição de muitos materiais na natureza. É o pivô para a maioria dos

problemas de durabilidade do concreto. No caso dos materiais porosos, sabe-se que a

água é o agente de vários tipos de processos físicos de degradação agindo como veículo

para o transporte de íons agressivos, a água também pode ser uma fonte de processos

químicos deletérios. Em segundo lugar os fenômenos físico-químicos relacionados com

movimentos da água em sólidos porosos são regulados pela permeabilidade do sólido.

Por último, a taxa de deterioração é afetada pelo tipo de concentração de íons na água e

pela composição química do sólido.

Segundo MEHTA & MONTEIRO (1994), a água é o líquido de maior fartura na

natureza, podendo ser encontrada no mar, lençóis freáticos, rios, lagos, chuva, neve e

vapor. Sendo composta por pequenas moléculas, estas são capazes de infiltrar-se em

cavidades e poros consideravelmente finos. Como solvente, a água é notável por sua

habilidade de dissolver mais substâncias do que qualquer outro líquido conhecido. Esta

propriedade responde pela presença de muitos íons e gases em algumas áreas, as quais,

por sua vez, tornam-se capazes de causar decomposição química de materiais sólidos.

Outra propriedade da água é sua temperatura de evaporação, a qual é a maior entre os

líquidos comuns. Assim, sob temperaturas usuais, ela tende a permanecer no material no

estado líquido, ao invés de evaporar e deixar o material seco.

2.4 Trabalhos Utilizando a água tratada magneticamente no concreto

Como é sabido, o cimento ao sofrer reações para se constituir no concreto, processa

várias reações sendo umas delas a formação do CaCO

, que como foi apresentado sofre

grande influência da água tratada magneticamente e acarreta grandes inconvenientes

para a durabilidade e estabilidade do concreto, juntamente a isso, freqüentes pesquisas

tem sido realizadas com o intuito de melhorar a qualidade do concreto e reduzir o

consumo de cimento em sua preparação.

Revisão Bibliográfica 33

LAZARENKO & ZHURAVLEV (1985), constataram que se a água tratada com campo

magnético, fosse utilizada na preparação do concreto, haveria uma melhora na

qualidade do mesmo, aumentando a resistência à compressão, a densidade e a

resistência ao impacto. Além disso, foi comprovado que a porosidade do concreto e a

absorção de água são menores, levando a uma maior dureza do material.

A combinação das melhorias advindas de cada um destes parâmetros pode conduzir a

uma economia de até 30% de cimento e no caso específico da resistência à compressão,

existe na literatura um consenso de que se pode ter ganhos de até 22%, LAZARENKO

& ZHURAVLEV (1985), BOICHENKO & SAPOGIN (1977).

Uma variação do tratamento magnético da água, destinada à fabricação do concreto, é a

adição de Fe

em pó na água a ser tratada magneticamente, numa porcentagem que

varia de 0,5 a 2% em peso da quantidade de cimento utilizada.

Segundo LAZARENKO & ZHURAVLEV (1985), a introdução deste aditivo

ferromagnético fornece um aumento adicional de 6-8 %, comparado com a resistência à

compressão do concreto preparado com a água tratada magneticamente sem aditivos.

Segundo SU (2000), o concreto produzido com a água tratada magneticamente induz a

redução da adsorção para a superfície de contato das substâncias na interface entre a

água e cimento. Este aspecto influi no processo de hidratação e cura do cimento, pois

quando se faz a mistura de água e cimento a reação de hidratação irá primeiramente

reagir nas superfícies das partículas de cimento. Com isso a fina camada dos produtos

de hidratação é formada por partículas de cimento, que impedem uma longa hidratação

dessas partículas, deste modo quando a água tratada magneticamente é usada, as

moléculas de água, podem facilmente penetrar pelas partículas de cimento, permitindo

uma melhor hidratação do processo e um aumento na resistência mecânica do concreto.

Outros pesquisadores, em cidades industriais da Rússia e China, têm mostrado que

utilizando a água tratada magneticamente na produção do concreto pode-se ter um

Revisão Bibliográfica 34

ganho, de trabalhabilidade, de aceleração da reação de hidratação, aumento da

resistência à compressão e melhora na impermeabilidade e resistência ao resfriamento-

aquecimento.

Segundo SU (2003), a razão pela qual a água tratada magneticamente pode melhorar as

características do concreto se deve à sua estrutura molecular. A água é uma substância

polar, que tende a ser atraída por ligações de hidrogênio e formam conjuntos como

ilustrado na FIG. 2.8.

FIGURA 2.8– Efeito do campo magnético na moléculas de água: (a) Conjunto de moléculas de água

termodinamicamente estável; (b) Moléculas de água após a passagem pelo campo magnético.

Quando as partículas de cimento são envolvidas pela água tratada magneticamente de

mesma carga elétrica, estas partículas serão repelidas entre si dispersando-se com maior

facilidade pela mistura da água. Além disso, quando a hidratação ocorre, esta se dá

formando camadas de hidratação do cimento exterior, o que previne a penetração das

moléculas de água. Como as moléculas de água magnetizada estão em pequenos

conjuntos, eles podem penetrar por meio das camadas de hidratação mais facilmente, o

que permite que uma hidratação mais completa.

De acordo com o estudo feito por SU (2003), a água magnetizada altera a

microestrutura da pasta de cimento, como mostrado na FIG. 2.9 e FIG. 2.10.

Revisão Bibliográfica 35

FIGURA 2.9–

Cristais de hidróxido de cálcio na pasta de cimento, preparada com água de torneira. (SU, 2003)

FIGURA 2.10– Cristais de hidróxido de cálcio na pasta de cimento, preparada com água tratada

magneticamente. (SU, 2003)

Para SU (2003) a morfologia dos produtos da hidratação tais como C

em gel,

etringita(sulfoaluminato de cálcio) e pasta hidratada de monsulfato produzido com água

tratada magneticamente é similar ao produzido com água de torneira. Entretanto, largos

cristais de Ca(OH)

com placas hexagonais são observadas na FIG. 2.9 que foi

produzida com água de torneira. As moléculas da água de torneira tendem a se

aglomerar entre si formando conjuntos. As largas placas de Ca(OH)

, na qual se

encontra na zona de transição, podem ser produzidas depois do cimento ter reagido com

estes conjuntos de moléculas de água. Na FIG. 2.10 mostra-se que os cristais de

Revisão Bibliográfica 36

Ca(OH)

na pasta de hidratação tende a ser menores e formados separadamente, porque

as pequenas moléculas da água tratada magneticamente reagem com o cimento. Esta

diferença explica porque a resistência à compressão de materiais cimentícios com água

magnetizada são maiores que os com água de torneira.

Ensaios e Metodologia 38

3.2 Ensaios Não-destrutivos

Os ensaios não-destrutivos (END) são aqueles que não geram nenhum tipo de dano à

estrutura que se está ensaiando, uma vez que não provocam perda na capacidade

resistiva da mesma.

Estes podem ser realizados em qualquer idade, sendo que na maioria das vezes,

utilizam-se para estruturas novas, buscando ter um controle da evolução de sua

resistência e de outras propriedades relevantes em estruturas de concreto como:

corrosão, índice de vazios e permeabilidade. Quando aplicado a estruturas já existentes

visam avaliar a sua integridade e capacidade resistiva a novas cargas.

De maneira geral, é permitido dizer que os ensaios não destrutivos são convenientes

para:

•

controle tecnológico;

•

monitoramento do desenvolvimento da resistência;

•

localização e determinação da extensão de fissuras, vazios e falhas de

concretagem;

•

avaliação do potencial de durabilidade do concreto;

•

verificação de danos provocados por incêndios;

•

acompanhamento dos efeitos de aditivos e adições;

3.2.1 Ultra-som

Os primeiros relatos sobre estudos com ondas ultra-sônicas são datados de 1945, nos

Estados Unidos. No início dos anos 70, surgiu o aparelho Portable Ultrasonic Non

Destructive Digital Indicating Tester (PUNDIT), que por se tratar de aparelho portátil,

de pouco peso e bateria própria viabilizou a utilização do ultra-som em estruturas já

executadas.

Ensaios e Metodologia 39

Segundo COSTA(2004), o equipamento de ultra-sonografia foi desenvolvido

inicialmente, para avaliar a uniformidade no interior das estruturas e a espessura do

cobrimento, monitorando as alterações internas da estrutura, detectando defeitos e

anisotropia do material.

Mediante o fato do concreto ser um material muito heterogêneo, o tempo de propagação

da onda ultra-sônica no seu interior, varia com uma série de fatores que podem ser

divididos em dois grupos sendo:

Grupo 1 – Fatores Internos à Estrutura do Concreto



Natureza do agregado miúdo.



Natureza do agregado graúdo.



Tipo de cimento.



Relação a/c do concreto.



Ensaios e Metodologia 40

no concreto, menor a velocidade do pulso ultra-sônico (UPV). Conhecendo-se a

distância entre os transdutores emissor e receptor da onda ultra-sônica e medindo-se o

tempo decorrido para este percurso calcula-se a velocidade de propagação da onda no

concreto, podendo-se a partir da comparação com valores pré-definidos qualificar se o

concreto é mais ou menos compacto, homogêneo, etc..

A propagação das ondas sonoras se dá da seguinte forma: Quando uma partícula é

impulsionada, ela começa a vibrar e passa sua energia para as partículas adjacentes.

Desse modo, a energia se propaga de uma partícula para as outras do meio. O ensaio se

dá por meio da leitura das ondas longitudinais, que são aquelas nas quais as partículas

do meio vibram na mesma direção da propagação da onda. A velocidade de propagação

do som de uma onda longitudinal pode ser calculada pela EQ.(3.1)

)21)(1(

)1(

µµρ

−+

−

(3.1)

Onde: E

= módulo de elasticidade de Young na origem (N/m

)

µ = constante de poisson

ρ = densidade do material (kg/m

)

As espessuras mínimas e máximas das peças dependerão da freqüência das ondas ultra-

sônicas geradas, de modo que quanto menor a freqüência, maior a espessura/distância

que poderá se utilizada.

De acordo com a NBR 8802:1994, é possível acoplar os transdutores à superfície de

concreto de três maneiras distintas, sendo necessário uma perfeita lubrificação dos

mesmos com graxas ou vaselina em pasta. A FIG. 3.1 indica quais são as três maneiras

possíveis de se acoplar os transdutores.

A NBR 8802:1994, ainda relata que os resultados devem ser apresentados referentes à

velocidade, que é calculada utilizando-se a EQ.(3.2)

Ensaios e Metodologia 41

V =

(3.2)

Onde: V = velocidade de propagação (m/s)

L = distância entre os pontos de acoplamento dos centros das faces dos

transdutores (m).

t = tempo decorrido desde a emissão da onda até a sua recepção (s)

(a) Transmissão direta (b) Transmissão indireta

FIGURA 3.1– Posicionamento dos transdutores, segundo NBR 8802:1994

Ensaios e Metodologia 42

Segundo a NBR 8802:1994, é possível dizer que vários fatores influem nos valores da

velocidade de propagação das ondas, sendo necessário um grande cuidado no sentido de

evitar equívocos de leitura e interpretação de dados. A seguir são expostas algumas

variáveis que apresentam influência nos resultados e que, por isto, devem ser

consideradas:

•

Tipo de Concreto: nos chamados concretos leves a velocidade de propagação

da onda é menor do que nos concretos normais, para uma resistência à

compressão especificada;

•

Umidade do Concreto: a velocidade de propagação aumenta com umidade do

concreto e esta influência acaba sendo de maior intensidade em concretos com

níveis de resistência menores.

•

Nível de resistência do concreto: segundo o ACI 228.IR-89 os resultados de

velocidade são pouco sensíveis às variações da resistência, principalmente

quando o concreto tem resistência acima de 30 MPa. À medida que a resistência

é aumentada, ocorre um decréscimo de sensibilidade do ensaio, levando a crer

que é questionável o uso desta técnica para estimativa de resistência do concreto.

•

Acabamento superficial do concreto: a regularidade da superfície e o

acoplamento perfeito dos transdutores são fatores de extrema importância na

qualidade dos resultados a serem obtidos, utilizando-se com esta finalidade um

gel de acoplamento dos transdutores.

•

Temperatura: pequenas variações de temperatura não têm grande influência

nos resultados de velocidade de propagação, contudo fora da faixa de 5ºC a 30ºC

os valores começam a serem afetados por esta variável.

•

Barras de Aço embutidas no Concreto: conforme o ACI 228.IR-89, a

velocidade do pulso é aproximadamente 40% maior no aço do que no concreto,

desse modo, é permitido concluir que as armaduras podem afetar

consideravelmente os resultados. A influência das armaduras é função do

diâmetro das barras e da sua posição em relação à direção da trajetória das ondas

emitidas pelo aparelho de ultra-som.

Ensaios e Metodologia 43

3.2.1.1 Determinação da Homogeneidade do Concreto

Segundo COSTA (2004), o método de velocidade do pulso ultra-sônico auxilia na

determinação da homogeneidade do concreto, e posteriormente para garantir a

qualidade do mesmo. As heterogeneidades das peças de concreto, causam variações na

velocidade do pulso, deste modo a resistência do concreto, varia em uma estrutura por

causa das variações no material, fornecimento, mistura e por uma variada ou

inadequada compactação. O método de velocidade de propagação da onda ultra-sônica é

efetivo no estabelecimento de dados comparativos e para a avaliação qualitativa do

concreto.

Para a análise dos dados qualitativos, deve ser feito um sistema de distribuição de

pontos em forma de malha, de modo que toda a estrutura seja contemplada. Para isso,

dependendo da quantidade de concreto a ser analisado, o tamanho da estrutura, a

variabilidade esperada e a precisão requerida, o espaçamento entre os pontos da malha

deve ser de aproximadamente 30 cm. Outras aplicações desta comparação qualitativa

são a verificação da densidade do concreto e a localização de áreas de concreto poroso.

3.2.1.2 Aparelho para Ultra-sonografia

Para este ensaio utilizou-se o aparelho V Meter Mark II produzido pela James

Instruments Inc. Non Destructive Testing Systems (FIG. 3.2).

De acordo com a literatura para corpos rígidos de concreto é possível utilizar pelo

menos três tipos de transdutores com freqüências distintas, sendo estas de 20 kHz, 54

kHZ e 150 kHz (FIG. 3.3). A primeira é indicada na maioria das vezes para corpos de

provas oriundo de estruturas já consolidadas, sendo possível250]TJ-262..841257(c)3.f0T 1257(c1257(e)3.25926(p)-0.841257.25987(m)-3.31367(1257(e)3.25926(p)-0..841257(s)-1.65684( )-1( )-361.026(p)-0.8412(d)-0.8 )-100.591(kú)3.25987(s)-1.656857(o)-0.841257(r)2.44429( )-140.656(d)-0.8412577( )-260.858(e330257(ez)3.25987(o)-0.840034(u)-0.825987( )-210.774(330257(e))2.44551(.)-0.420725( )]TJ-25o)-0.841257(s)-1.65684( )-100.589(t)-2330257(e(d)-10.8581(e)3.25987( )-8330257(ez)3.25987(o)( )-140.656(s)-1.6568457(s)-1.65806( )-70.5384(d)-1696( )-330257(e)-3.31245(a)3.25952(l)-l260.861(j)-2.47242(á)3.25987( )-260.858(c)3.)2.44551(p)-0.841257(o)-0.330257(et)-2.47242(o)-0.841257(,330257(e41257(d)-0.841257(u)-b60.858(c)3.)2.44551(p)-(s)-1.65561( )-70.53)-1.65561(só2.44551(p)-(s(V)0.78858910.4375( )-461.192(e)3.2587(o)-0.841257(m)0.841257(s)-1.6330257(e7(r)2.44429(e)-6.75696(c)3.25743(i1.6330257(e2 0 Td[(s)-1.65561(t-0.330257(et)-2.47242)-0.841257(o)-0.841257(u)-0.841257( )250]TJ-279.645 -20.7(t)-2.47242(e)3.259-0.330257(e)-2.4724455561(a)3.25987(m)-3.313.841257(u)-0..25987( )-80.5553(c78858917(o)-0.84125749(a)3.25743(m)-3.35187( )]TJb)-0.841257( )250]TJ--1.656857(o4(e)3.25987( )-361.04)-4.94239(I(s)-1.63056857( )Tj20.64 )-361.04)-4-284.088 -20.76 Td[(Iu)-0.841257(2.44551(I)12.4623( )-3610.841257(s)-1.63056857f62.595 -20.64 Td[(p))2.44551(.)-0.420725)-0.841257(1.6405687n)-10.8581(s)-1.65561(d)-0.841257(e)3.25987(q)-(M)-2.49687(a)3.25987(57(s)-1.65806( )-70.53.841257(v)-0.841257(a)3.2593056857o)-0.841257(s)-629(()2(e)3.25987(l)305685710.4375(3)-0.841451())2.44429(..841257(a)3.259305685767.998 -20.76 Td[(d)-0.843056857.25987(s)-1.65561(,)-0.25987()-0.4-6.75696( )-80.5553(.841257(v)-0.841257(a)3.2593056857f)-70.5384(p)-0.841250.841257(a)3.25987(d)-.841257(a)3.2593056857o)-0.841257(s)-25987(q)-(M)-2.49681.63056857( )Tj20.64)-2.47119(e4.94239(e)3.25375(I933.2593056857(g)9.17557(841257(d)-0.841257(o)-0.841257( )-240.8257( )-2412803(O)0.788679(S)-4.94233056857.841257(d)-0.841257(e)3)3.25987( )-80.5553(c))-0.4- )-100.591(k-284.088 -297(t)-2.46997(a)3.25743(t31367(p)-0.841257((e)3.25987(r)2.44429( 409 0 0 1 99.2395 324.561 Tm( )Tj0.841257(a)3.25987(l0.64 Td[(s)-1.65622( )-220.791(c)3.25987-1.65561(t)-2.47242(i)a)3.25987(,)-10.4375Tj0.841257409 0 0 1 9ã)3.25926(( )-60.5216()-0.841257( )-240.8[(s)-1.65622(ã)34 Td[(p))2.445510.841257(o)-10.8581(s)-1.65561( )-210.774(q),)-10.4375Tj0.84125765684( )-260.858(o)-0.8412.84125741257(d)-0.p)-0.841250.841257(a)3.25987(d)-( )-80.5553(a)-6.75696( )-90.5721(e0.841257(a)3.25987(l)-2.47242(i)-2)-12.4892Te)3.25987(s)47242(9.748)-0.841257(i)-2.472o)-0.841257(s)-25987(q)-Tj0.84125765684( )-260.858(o)-0.8412.841257)3.25987(q)-(M)-2.0.77257(a)3.25987(d)9.17557(e)3.25952( )-10.4375(d)(r)2.44551(a)3.25987( )-210.774(a)3.25987( )-.84125765641257( )-260.858(t)-12.841257(a)-6.75696(g)9.17557(a)3.25987(ç)-6.75696257(u)-0.841257.841257( )-10.4375551(a)3.25987(ç)7(t)-2.47242(e)3.2o)-02(o)-0.9.748)987(l)-2.46997(i)-2.469658 0 Td[(o)-0.841257( )-240.8[(p))2.445510.841257(o0.841257(s)-1.6541254.420629( )-80.5554(d)-0.84]TJ276.403 0 Td[(o)-(a)3.25987(l)-2.47242(i)-2)-41254.4926(r)2.4449(a)3.25926( )41254.4t)-2.47119(e)3.25987( )-361.026(e)3.25987(n)-0.841257(s)-1)3.25987(l)-1.655616( )41254.4çtip t hsss qMa o 2as774(s)-1.1254.4e on4

Ensaios e Metodologia 44

FIGURA 3.2– Ultra-som V Meter Mark II – James Instruments Inc. Non Destructive Testing Systems

FIGURA 3.3– Transdutores de 150 kHz

O modo como os corpos-de-prova foram preparados para este ensaio será descrito mais

adiante neste capítulo.

3.3 Ensaios Destrutivos

Os ensaios destrutivos são aquele, como o próprio nome diz, que acarretam a estrutura

ou aos corpos de provas danos irreversíveis. Estes ensaios estão atualmente bem

Ensaios e Metodologia 45

disseminados no meio cientifico, possuindo grande importância. Eles são descritos por

meio das NBR 5739:1994 e da NBR 8522:2003, como exposto a seguir.

3.3.1 Resistência à Compressão

Para ensaiar os corpos-de-prova foi utilizado como base a norma NBR 5739:1994, que

discorre sobre como proceder o ensaio e qual equipamento utilizar para o mesmo.

Seguindo essa referência utilizou-se a máquina servo-controlada PC 200 – EMIC

(FIG. 3.4), que se enquadra nas característica pré-estabelecida pela norma. Este

equipamento possui um sistema de aquisição de forças digital, cuja a carga máxima

atingida é emitida em um relatório final (VER ANEXO A).

FIGURA. 3.4– Máquina Servo Controlada – PC 200 - EMIC

Este equipamento é totalmente controlado por um computador, possibilitando que a

carga de ensaio seja aplicada continuamente e sem choques.

Ensaios e Metodologia 46

Para o cálculo da resistência à compressão deve-se dividir a carga de ruptura pela área

da seção transversal do corpo de prova, devendo-se o resultado ser expresso com

aproximação de 0,1 MPa.

Segundo a NBR 5739:1994, é necessário que os corpos-de-prova sejam rompidos em

idades especificadas com tolerâncias máximas conforme a TAB. 3.1, sendo importante

frisar que a idade deve ser contada a partir do momento em que o cimento é posto em

contato com a água de mistura.

TABELA 3.1– Tolerância de tempos para o ensaio de compressão em função da idade de ruptura

(NBR5739:1994)

Idade do Ensaio Tolerância Permitida

24 h ± 30 min ou 2,1%

3 d ± 2 h ou 2,8%

7 d ± 6 h ou 3,6%

28 d ± 20 h ou 3,0%

60 d ± 36 h ou 2,5%

90 d ± 2 d ou 2,2%

3.3.2 Módulo de Elasticidade

O ensaio de Módulo de Elasticidade é feito de acordo com a NBR 8522:2003.

Esta norma visa estabelecer métodos para a determinação dos módulos estáticos de

elasticidade e de deformação, à compressão, do concreto endurecido, em corpos-de-

prova cilíndricos, objetivando traçar o diagrama tensão-deformação. Para tanto é

necessário que exista um equipamento que seja capaz de aplicar a carga indicada na

razão especificada e mantê-la ao nível requerido, durante todo o procedimento de

ensaio. A máquina utilizada para o ensaio do módulo de elasticidade foi a DL 3000

(FIG. 3.5), produzida pela EMIC e de propriedade do Laboratório de Análise

Ensaios e Metodologia 47

Experimental de Estruturas (LAEES), pertencente ao Departamento de Engenharia de

Estruturas (DEES), da Escola de Engenharia da UFMG.

Esta máquina aplica o carregamento e aumenta a deformação específica à velocidade de

((10 ± 2)x10

-6

-1

, de acordo com a NBR 8522:2003), tendo sido para isso desenvolvido

um script (software), que foi instalado no computador de controle da maquina DL 3000

e disponibilizado para a utilização no LAEES.

Para medir a deformação foram utilizados instrumentos conhecidos como Strain-Gage

(extensômetro eletrônico para medição de pequenas deformações em corpos de prova

rígidos), que foram afixados de maneira que os pontos de medição ficassem

eqüidistantes dos extremos do corpo-de-prova, com tolerância de ± 5 mm.

FIGURA 3.5– Máquina DL 3000 – EMIC

Ensaios e Metodologia 48

Nas FIG. 3.6 e FIG. 3.7, apresentam-se respectivamente, o Strain-Gage e a maneira

como o mesmo foi afixado no corpo-de-prova, a ser ensaiado.

FIGURA 3.6– Strain Gage

FIGURA 3.7– Strain Gage afixado ao corpo de prova.

Ensaios e Metodologia 49

Ainda segundo a NBR 8522:2003, para o cálculo do módulo de elasticidade, E

, em

GPa, é necessário que se aplique uma tensão de aproximadamente 30% da resistência à

compressão do concreto (σ

), sendo mantido este nível de tensão por aproximadamente

60 s. Posteriormente deve ser utilizada a EQ. (3.3), para o cálculo da mesma.

)(

−−

−

∆

εε

(3.3)

Onde:

é a tensão maior, em MPa (

= 0,3 f

);

é a tensão básica, em MPa (

= 0,5 MPa);

é a deformação especifíca média dos corpos de prova ensaiados sob a tensão maior;

é a deformação específica média dos corpos de prova ensaiados sob a tensão básica.

Lembrando que o resultado deve sempre ser arredondado para a primeira casa decimal e

expressos em GPa.

A modelagem, preparação e armazenamentos dos corpos-de-prova serão feitos de

acordo com a NBR 5738:1994 e será apresentada nos itens a seguir.

3.4 Procedimento Experimental

Para o desenvolvimento do projeto experimental, a metodologia dos trabalhos é uma

etapa importante abrangendo tanto o sistema de magnetização a ser utilizado como os

procedimentos de moldagem, cura e preparação dos corpos-de-prova, para a realização

dos ensaios.

Assim, as etapas de produção e ensaios dos corpos-de-prova de concreto tiveram seus

procedimentos planejados para promover um estudo comparativo entre o concreto

Ensaios e Metodologia 50

fabricado convencionalmente e aquele produzido utilizando-se água tratada

magneticamente.

Por meio do estudo feito por SU (2000), sobre as amostras de concreto produzido com

água tratada magneticamente, observou-se que o tratamento magnético influi na

resistência do concreto para diferentes traços em dois pontos distintos (cristas), sendo

estes na faixa de 0,2 a 0,4 Tesla(T) e outro nas proximidades de 0,8 T, respectivamente.

(FIG. 3.8).

fck x water magnetic - Cimento comum

0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 1,4

water magnetic (Tesla)

fck (MPa)

idade 7 dias

idade 28 dias

idade 56 dias

fck x water magnetic - Cimento 5%

0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 1,4

water magnetic (Tesla)

fck (MPa)

idade 7 dias

idade 28 dias

idade 56 dias

fck x water magnetic - Cimento 15%

0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 1,4

water magnetic (Tesla)

fck (MPa)

idade 7 dias

idade 28 dias

idade 56 dias

Ensaios e Metodologia 51

FIGURA 3.8– Gráficos analisando os dados obtidos por SU (2000)

Em função deste estudo desenvolvido por SU (2000) e o trabalho de LAZARENKO &

ZHURAVLEV (1985), discutiu-se a possibilidade de atingir um campo magnético de

intensidade aproximada de 0,8 T (crista global), tendo sido esta hipótese, descartada

uma vez que para alcançá-lo seria necessário a criação de um eletroímã que levaria a um

aumento da temperatura externa, necessitando de um aparelho para troca do calor

elevando sobremaneira os custos de operação deste trabalho.

3.4.1 Condicionador físico

O aparelho utilizado para magnetização da água foi o condicionador físico (FIG. 3.9)

produzido pelo professor Wellerson Romaniello. Este equipamento possui o princípio

apresentado no item 2.2.3.1 e possui duas placas de imãs distanciadas, de modo a

permitir um fluxo de água “optimal” e perpendicular ao campo magnético produzido.

FIGURA 3.9– Condicionador físico

fck x water magnetic - Cimento 25%

0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 1,4

water magnetic (Tesla)

fck (MPa)

idade 7 dias

idade 28 dias

idade 56 dias

Ensaios e Metodologia 52

Na FIG. 3.10 é apresentado um esquema de como estas placas estão instaladas no

condicionador físico.

FIGURA 3.10– Esquema do condicionador físico

3.4.2 Esquema Experimental Para Magnetização da Água

Levando-se em consideração as necessidades impostas pelo campo magnético a ser

atingido (entre 0,2 T e 0,4 T) e da disponibilidade do condicionador físico e dos

equipamentos do LAEES, chegou-se à conclusão que este esquema experimental

(FIG. 3.11) deve atender aos seguintes critérios:

altura de bombeamento do reservatório até o Condicionador Físico,

aproximadamente 1 (um) metro;

velocidade ideal do fluxo, entre 900m/h a 1200m/h ou 0,25 m/seg a 0,33 m/seg;

registro de gaveta acoplado ao Condicionador Físico, para controle desta

velocidade;

bomba com capacidade mínima de 2000 L/h.

tubulação de aproximadamente 2,0 metros para que o fluxo passe pelo

Condicionador Físico, com um escoamento contínuo e sem alterações bruscas ou

turbulentas.

Ensaios e Metodologia 53

Por meio destas definições preliminares, foi desenvolvido o esquema experimental

conforme a FIG. 3.11 e depois instalado no LAEES, conforme as FIG. 3.12 e FIG. 3.13.

O esquema sofreu algumas alterações devido ao espaço disponível no LAEES, para a

execução do esquema.

Na FIG. 3.11, os índices indicam:

(I) – reservatório de armazenagem;

(II) – bomba centrífuga com capacidade de 2000 L/h;

(III) – registro de vazão;

(IV) – condicionador Físico;

(V) – reservatório de captação.

FIGURA 3.11– Croqui do esquema experimental

III

Ensaios e Metodologia 54

FIGURA 3.12– Foto da instalação do esquema experimental

FIGURA 3.13– Foto da instalação do esquema experimental

Neste sistema de magnetização, a água foi retirada do reservatório de armazenamento

por meio de uma bomba centrífuga, instalada dentro do mesmo (FIG. 3.14) e bombeada

até o condicionador físico, onde sofria todo o tratamento magnético. Ao final da

tubulação foi acoplado um registro de gaveta, regulado por meio de testes para alcançar

uma velocidade de 0,30 m/seg, dentro do intervalo de velocidades acima determinado.

Ensaios e Metodologia 55

FIGURA 3.14– Bomba centrífuga

A água magnetizada foi armazenada no reservatório de captação, sendo posteriormente

utilizada na moldagem dos corpos-de-prova. É importante salientar que a magnetização

da água ocorria momentos antes da fabricação dos mesmos, uma vez que a bibliografia

diverge em relação ao tempo que esta se mantém magnetizada, uma vez que vários

fatores influenciam este processo, como: a temperatura ambiente, o grau de agitação do

líquido, dentre outros. Alguns autores afirmam que água pode apresentar os efeitos da

magnetização até 6 (seis) horas após início do processo.

3.4.3 Comprovação da magnetização da água

Devido ao fato que as alterações ocorridas na água são micro-estruturais ou internas, ou

seja, não perceptível a olho nu, foram propostos para a comprovação da magnetização

dois ensaios:

análise do campo magnético gerado pelos imãs internos ao Condicionador

Físico;

análise do valor da tensão superficial da água.

Estes ensaios são apresentados a seguir.

Ensaios e Metodologia 56

3.4.3.1 Ensaio Para Medição do Campo Magnético Gerado Pelo Condicionador

Físico

Para a comprovação que os imãs internos ao Condicionador Físico se encontrava em

perfeito estado e atingia um campo na faixa de 0,2 T a 0,4 T, utilizou-se o aparelho

medidor de campo magnético, GaussMeter MG-2000, produzido pela Magnetos Gerais

(FIG. 3.15).

Este aparelho possui uma sonda (FIG. 3.16), que passa entre os imãs, informando o

campo magnético existente. Neste ensaio o GaussMeter acusou valores entre 1500

Gauss a 2100 Gauss ou seja 0,15 Tesla a 0,21 Tesla

FIGURA 3.15– Medidor de campo magnético – GaussMeter MG-2000

Ensaios e Metodologia 57

FIGURA. 3.16– Sonda instalada no GaussMeter MG-2000

3.4.3.2 Ensaio da Tensão Superficial da Água Magnetizada.

Como foi apresentado no capítulo 2, a tensão superficial da água é um parâmetro

relativamente simples de ser obtido e permite quantificar a eficiência do sistema de

magnetização utilizado. O procedimento consiste na comparação de amostras da água

antes e depois da sua passagem pelo campo magnético, sendo esperado que os

resultados acusem uma redução da tensão superficial.

Deste modo, para avaliar as alterações ocorridas na tensão superficial e comprovar a

eficiência do sistema de magnetização da água, foi utilizado o tensiômetro digital K10st

fabricado pela KRUSS (FIG. 3.17), onde foram examinados três amostras distintas de

água, além de uma amostra de água destilada para a calibração do aparelho.

Os valores obtidos nas amostras estão apresentados na TAB. 3.2. Por meio desta tabela

foi comprovado que o condicionador físico se encontra em perfeito estado e que a teoria

apresentada em relação à formação da indução magnética somente ocorre mediante a

existência de velocidade nos íons livres. Como ilustração uma das amostras ensaiadas

foi retirada da “Jarra Azul”, um produto comercializado e amplamente divulgado em

Ensaios e Metodologia 58

Belo Horizonte, que promete uma série de benefícios à saúde daqueles que a

consomem.

FIGURA 3.17– Tensiômetro Digital k10st - KRUSS

TABELA 3.2– Valores referentes à tensão superficial de amostras de água

Amostras Tensão Superficial (mN/metro)

Média

71,5

71,2

Água Comum

71,6

71,43

65,7

67,3

Água Magnetizada

(Condicionador Físico)

66,2

66,4

72,5

72,3

Água “Jarra Azul”

72,4

72,47

Água Destilada 72,2 72,2

Ensaios e Metodologia 59

Os resultados obtidos para esta amostra são praticamente os mesmos obtidos para a

água destilada, comprovando mais uma vez que a velocidade do fluxo é fundamental na

obtenção do tratamento magnético.

Por meio da literatura, constatou-se que o valor da tensão superficial pode ser alterado

de acordo com a pureza e temperatura do líquido, sendo que o segundo item pode ser

descartado para este experimento uma vez que a análise foi feita em um mesmo

ambiente. Em relação a este fato é possível alegar que a redução ocorrida entre a água

comum e água destilada se deve à presença de impurezas na mesma.

Segundo AMIRI (2005), a tensão superficial da água magnetizada deve ter uma redução

de aproximadamente 8 mN/m, passando de 72,4 mN/m para 64 mN/m, após a primeira

passagem desta sobre o campo magnético, reduzindo ainda mais a partir de uma

segunda passagem pelo mesmo campo magnético.

De acordo com os resultados obtidos, constatou-se que a água magnetizada produzida

com a utilização do Condicionador Físico, obteve uma queda na tensão superficial de

aproximadamente 6 mN/m. Este resultado foi considerado satisfatório uma vez que o

campo magnético utilizado neste experimento foi de aproximadamente 0,2 T.

3.4.4 Definição dos traços

Tendo conseguido resultados satisfatórios em relação ao esquema experimental, passou-

se à fase de definição dos traços utilizados na comparação do concreto utilizando água

tratada magneticamente e água comum. Para tanto, foi seguido como referência

COSTA(2004).

Para a elaboração desta dissertação foi executado um projeto piloto, para adaptação dos

traços apresentados por COSTA(2004), uma vez que alterou-se as resistências

apresentadas por este de 20 MPa para 25 MPa e de 50 MPa para 35 MPa, tendo em vista

Ensaios e Metodologia 60

que 25 MPa é o valor mínimo exigido pela NBR 6118:2003 para obras urbanas, e que a

resistência à compressão de 50 MPa não poderia ser atingida sem o uso de aditivo.

Com a retirada dos aditivos e a correção dos traços, os mesmos ficaram definidos

utilizando um fator água/cimento de 0,49 e 0,69, para concretos com resistências

estimadas de 35 MPa e 25 MPa, respectivamente.(TAB. 3.3)

TABELA. 3.3– Traços em pesos e caracterização dos concretos

Traço Unitário

Fator

Cimento Brita

Água / cimento

Nome Código

CP II CPV-plus CPV-RS

Areia

Gnaisse Calcária

Água

Comum

Água

Magnetizada

Traço 01 CII-BC-AC 1 x x 2,95 x 2,7 0,69 x

Traço 02 CII-BC-AM 1 x x 2,95 x 2,7 x 0,69

Traço 03 CV-BC-AC x 1 x 1,74 x 1,85 0,49 x

Traço 04 CV-BC-AM x 1 x 1,74 x 1,85 x 0,49

Traço 05 CII-BG-AC 1 x x 2,95 2,7 x 0,69 x

Traço 06 CII-BG-AM 1 x x 2,95 2,7 x x 0,69

Traço 07 CV-BG-AC x 1 x 1,74 1,85 x 0,49 x

Traço 08 CV-BG-AM x 1 x 1,74 1,85 x x 0,49

Traço 09 CVR-BC-AC x x 1 1,74 x 1,85 0,49 x

Traço 10 CVR-BC-AM x x 1 1,74 x 1,85 x 0,49

Traço 11 CVR-BG-AC x x 1 1,74 1,85 x 0,49 x

Traço 12 CVR-BG-AM x x 1 1,74 1,85 x x 0,49

3.4.5 Determinação do Número de Corpos-de-Prova

A definição da quantidade de corpos-de-prova utilizados dependia do número de fatores

variantes, tendo estes sido definidos em quatro: o tipo de água, o tipo de agregado

graúdo, o tipo de cimento (classe de resistência à compressão) e a idade do ensaio.

Desta forma foram utilizados dois tipos de água (água comum e água tratada

magneticamente), dois tipos de agregado graúdo (Brita Gnaisse - BG e Brita Calcária -

BC), três tipos de cimento (CPII-E-32, CPV-PLUS, CPV-RS) e 6 idades de ensaio (3d,

7d, 14d, 28d, 56d e 90d)

Ensaios e Metodologia 61

Os tipos de água (2), os tipos de agregados graúdos (2) e os tipos de cimento (3)

definiram doze traços distintos. O cimento CPII-E-32 foi utilizado para produzir

concreto com resistência à compressão estimada de 25 MPa e os cimentos CPV- PLUS

e CPV-RS para concreto com resistência de 35 MPa. (TAB. 3.3).

Para determinar a quantidade de corpos-de-prova, foi utilizado como recomenda a NBR

5739:1994, três CP’s para cada ensaio de compressão e módulo de elasticidade, uma

vez que dois seriam para o ensaio efetivamente e o terceiro para contra-prova. Como

foram ensaiados três corpos-de-prova para cada uma das seis idades, para cada traço

foram moldados 18 CP’s, perfazendo um total de 216 CP’s (18CP’s x 12 Traços).

3.4.6 Propriedades dos Materiais

3.4.6.1 Agregados Graúdos / Miúdos

Os agregados graúdos e miúdos, utilizados neste trabalho, foram adquiridos em

depósitos de materiais de construção da região de Belo Horizonte, sendo denominados

BG – brita gnaisse, BC – brita calcária dolomítica, e a areia bruta natural da cidade de

Esmeraldas.

Uma vez que o agregado miúdo possuía uma concentração muito elevada de detritos,

este foi peneirado e posteriormente analisado.

Foram feitos ensaios para caracterizar estes agregados, baseando-se nas NBR

7211:2005 e NBR NM 248:2003 e NBR NM 53:2003 como é apresentado a TAB. 3.4.

Ensaios e Metodologia 62

TABELA 3.4– Caracterização dos agregados

Características

Areia

natural

Brita 1

(Gnaisse)

Brita 1

(Calcária)

Método de

Ensaio

Dimensão máxima

característica (mm)

2,4 19 19 NBR NM248

Módulo de Finura 2,08 1,81 2,09 NBR NM248

Massa específica

(g/cm

)

2,59 2,70 2,72 NBR 9937

Teor de Impurezas

Orgânicas

+ clara --- --- NBR 7220

Massa unitária (g/cm

) 1,52 1,54 1,58 NBR 9937

3.4.6.2 Cimentos

Seguindo como referência SU(2000), optou-se por utilizar três tipos distintos de

cimento, sendo eles: CP II-E-32 (Cimento portland composto), CP V – ARI – PLUS

(Cimento de alta resistência inicial) e CP V – RS (Duracem AD 300 (BD)).

Estes cimentos foram doados pela fábrica de cimento Ciminas, do grupo Holcim, sendo

os mesmos escolhidos, como segue:

CP II -E-32



Cimento altamente comercializado em Belo Horizonte;

CP V -ARI-PLUS



Cimento com alta resistência inicial, apresentando pequena

quantidade de escória.

CP V – RS



Produto novo no mercado, com alta resistência inicial além de ser

resistente a sulfatos.

3.4.7 Moldagem dos corpos-de-prova

Seguindo como referência a NBR 5738:1994, foram moldados 216 corpos-de-prova

cilíndricos para os 12 traços distintos, como citado no item 3.4.3, com as dimensões de

10x20 cm.

Ensaios e Metodologia 63

Os materiais foram pesados e armazenados em sacos plásticos até o dia dos ensaios,

para evitar perda de umidade. No dia programado, os materiais foram lançados na

betoneira de 80 litros e submetidos aos procedimentos recomendados na NBR

5738:1994, conforme mostrado nas FIG. 3.18 e FIG. 3.20.

Para a realização dos traços que possuíam água tratada magneticamente na sua

especificação, recolhia-se a mesma, minutos antes do ensaio para que não houvesse

perda de magnetização. Essa água era recolhida por meio de pipetas conforme a

FIG. 3.19.

O processo de adensamento utilizado foi o manual, medindo-se o abatimento do tronco

de cone (“Slump”), para todos os traços conforme NBR NM 67:1998, utilizando o

equipamento apresentado à FIG. 3.21. Nas FIG. 3.22 e FIG. 3.23, é apresentado a

realização do ensaio.

FIGURA 3.18– Betoneira de 80 Litros

FIGURA 3.19– Captação da água magnetizada

Ensaios e Metodologia 64

FIGURA 3.20– Moldagem dos corpos-de-prova

FIGURA 3.21–Tronco de cone

FIGURA 3.22– Desforma do tronco de cone

FIGURA 3.23– Medição do “Slump”

Ensaios e Metodologia 65

3.4.8 Cura e preparação dos corpos-de-prova

Os corpos-de-prova foram submetidos ao processo de cura de acordo com a NBR

5738:1994, e logo após a moldagem, foram cobertos por material não reativo e não

absorvente, com a finalidade de evitar a perda de água do concreto e protegê-lo da ação

das intempéries. Estes CP’s foram armazenados no laboratório até o próximo dia útil,

para que depois fossem desformados e submersos no reservatório de água comum,

conforme FIG. 3.24.

FIGURA 3.24– Cura final dos CP’s imersos em água comum

Para a análise dos traços, os corpos-de-prova foram ensaiados à compressão nas idades

de 3, 7, 14, 28, 56 e 90 dias, sendo que nesta última data realizou-se também o ensaio

do módulo de elasticidade estático.

Até o dia dos ensaios, os CP’s foram mantidos neste reservatório, sendo retirados

apenas momentos antes para que fossem capeados, obtendo assim um acabamento final

para os ensaios de resistência e módulo de elasticidade.

NÁLISE DOS

ESULTADOS

4. Análise dos Resultados

4.1 Introdução

Nesse capítulo, os resultados dos ensaios são apresentados e analisados estatisticamente,

tendo sido feito algumas filtragens nos dados para retirar possíveis influências externas

e reduzir ao máximo a quantidade de variáveis aleatórias embutidas no sistema.

É importante salientar que foi feito também, além da análise quantitativa dos resultados

encontrados nos corpos-de-prova, uma análise qualitativa daqueles fabricados com água

tratada magneticamente, relacionando aspectos como trabalhabilidade, homogeneidade

e porosidade.

A variável principal dos ensaios realizados é o tipo de água utilizada no amassamento

do concreto, ou seja, água comum ou de torneira e água tratada magneticamente,

formando dois grupos distintos de traços. Em cada um dos grupos as demais variáveis

são:

Análise dos Resultados 67

•

Tipo de cimento (CPII-E-32, CPV Plus, CPV RS).

•

Tipo de agregado graúdo (brita gnaisse – BG, - Brita Calcária Dolomítica - BC).

•

Idade do ensaio (3d, 7d, 14d, 28d, 56d, 90d).

Para efeito deste trabalho denominou-se por resistência real o valor obtido na prensa

universal servo-controlada, após o rompimento dos corpos-de-prova no ensaio de

resistência à compressão.

De maneira geral, procurou-se utilizar o mesmo funcionário do LAEES, para realização

de um mesmo ensaio, visando com isto reduzir a influência externa nos resultados,

principalmente naqueles referentes à análise qualitativa. Para a avaliação da

compacidade e homogeneidade a partir do ensaio do ultra-som, os corpos-de-prova

eram retirados da caixa d’água de armazenamento e ensaiados cinco horas após, de

forma que todos os CP’s tivessem o mesmo percentual de umidade no momento de

realização desse ensaio.

4.2 Análise Estatística

A análise estatística é uma importante ferramenta para validação de uma metodologia

de medição. Assim, por meio dos programas “Statistica” e “Excel”, foram ajustados

modelos para os dados analisados, sendo visualizada a influência das diversas variáveis.

4.2.1 Resistência à compressão – Análise Geral

Para a análise da resistência à compressão foram ensaiados três corpos-de-prova para

cada uma das seis idades pré-estabelecidas. Estes três resultados foram avaliados de

modo a suprimir, quando necessário, valores fora do padrão, traçando-se posteriormente

gráficos comparando os valores da evolução dessas resistências com a idade para os

dois grupos analisados, com água de torneira e tratada magneticamente.

Análise dos Resultados 68

Para uma melhor exposição dos dados, estes serão apresentados primeiramente em

tabelas e posteriormente em gráficos respectivos, com as devidas observações.

Na TAB. 4.1, são apresentados os resultados obtidos para a resistência real dos traços

01 (CII-BC-AC) e 02 (CII-BC-AM).

TABELA 4.1– Resistência real (MPa) dos traços 01 (CII-BC-AC) e 02 (CII-BC-AM).

Traço/

Código

Idade do

ensaio

Média Mediana

Desvio

Padrão

Mínimo Máximo

3 dias 9,73 9,85 0,21 9,49 9,86

7 dias 15,80 15,59 0,87 15,05 16,76

14 dias 19,66 19,99 0,66 18,90 20,10

28 dias 21,07 21,29 0,71 20,29 21,65

56 dias 24,55 24,36 0,92 23,74 25,55

Traço 01

CII-BC-AC

90 dias 25,81 25,36 1,20 24,89 27,16

3 dias 14,18 14,62 1,22 12,79 15,11

7 dias 20,23 20,65 0,80 19,30 20,74

14 dias 21,75 22,77 2,69 18,70 23,78

28 dias 25,75 26,17 0,75 24,88 26,20

56 dias 28,12 27,78 0,70 27,65 28,92

Traço 02

CII-BC-AM

90 dias 28,84 29,06 0,67 28,09 29,36

Evolução da resistencia em função da idade

3 dias 7 dias 14 dias 28 dias 56 dias 90 dias

Idade

Resistência em MPa

Traço 01 - CII-BC-AC

Traço 02 - CII-BC-AM

FIGURA 4.1– Gráfico comparativo da resistência real dos traços 01 (CII-BC-AC) e 02 (CII-BC-AM)

Análise dos Resultados 69

Considerando a FIG. 4.1, observa-se que o tratamento magnético influenciou de

maneira positiva o ganho de resistência à compressão, tendo um aumento percentual em

todas as idades, sendo possível perceber também, que esse aumento diminui com a

evolução da idade ensaiada, conforme apresentado na TAB. 4.2.

TABELA 4.2– Variação percentual da resistência real dos traços 01 (CII-BC-AC) e 02 (CII-BC-AM)

Idade

Aumento / redução

percentual

3 dias 45,69%

7 dias 28,02%

14 dias 10,61%

28 dias 22,19%

56 dias 14,51%

90 dias 11,74%

Na seqüência são apresentados na TAB. 4.3, os resultados obtidos para a resistência real

dos traços 03 (CV-BC-AC) e 04 (CV-BC-AM). Posteriormente na FIG. 4.2, é mostrado

o gráfico comparativo da evolução das resistências com a idade.

TABELA 4.3– Resistência real (MPa) dos traços 03 (CV-BC-AC) e 04 (CV-BC-AM)

Traço/

Código

Idade do

ensaio

Média Mediana

Desvio

Padrão

Mínimo Máximo

3 dias 27,14 27,75 2,51 24,38 29,28

7 dias 34,22 34,08 0,79 33,51 35,06

14 dias 37,85 38,03 1,61 36,16 39,36

28 dias 39,39 38,32 2,47 37,64 42,21

56 dias 37,73 38,62 2,83 34,57 40,01

Traço 03

CV-BC-AC

90 dias 40,89 40,91 2,09 38,79 42,96

3 dias 35,35 35,83 0,97 34,24 35,99

7 dias 37,00 37,47 2,01 34,80 38,74

14 dias 38,00 39,25 2,95 34,63 40,11

28 dias 39,50 37,29 4,04 37,05 44,16

59 dias 41,27 42,36 2,01 38,95 42,50

Traço 04

CV-BC-AM

90 dias 41,68 42,84 3,60 37,64 44,55

Análise dos Resultados 70

Evolução da resistencia em função da idade

3 dias 7 dias 14 dias 28 dias 59 dias 90 dias

Idade

Resistência em MPa

Traço 03 - CV-BC-AC

Traço 04 - CV-BC-AM

FIGURA 4.2– Gráfico comparativo da resistência real dos traços 03 (CV-BC-AC) e 04 (CV-BC-AM)

Pelos dados apresentados na FIG. 4.2 e pelo estudo comparativo mostrado na TAB. 4.4,

percebe-se que o tratamento magnético, para este traço específico, apresentou acréscimo

na resistência apenas nas primeiras idades ensaiadas.

TABELA 4.4– Variação percentual da resistência real dos traços 03 (CV-BC-AC) e 04 (CV-BC-AM)

Idade

Aumento / redução

percentual

3 dias 30,27%

7 dias 8,14%

14 dias 0,39%

28 dias 0,27%

56 dias 9,37%

90 dias 1,94%

Na TAB. 4.5, são apresentados os resultados obtidos para a resistência real dos traços

05 (CII-BG-AC) e 06 (CII-BG-AM). Posteriormente na FIG. 4.3, é mostrado o gráfico

comparativo da evolução das resistências com a idade.

Análise dos Resultados 71

TABELA 4.5– Resistência real (MPa) dos traços 05 (CII-BG-AC) e 06 (CII-BG-AM)

Traço/

Código

Idade do

ensaio

Média Mediana

Desvio

Padrão

Mínimo Máximo

3 dias 13,30 13,33 0,23 13,06 13,51

7 dias 20,04 20,40 0,65 19,29 20,44

18 dias 25,38 25,35 0,61 24,78 25,99

28 dias 25,89 25,48 1,25 24,89 27,29

56 dias 27,63 28,59 2,32 24,98 29,32

Traço 05

CII-BG-AC

90 dias 29,52 29,27 1,69 27,96 31,32

3 dias 12,52 12,50 0,24 12,29 12,78

7 dias 20,08 20,29 0,56 19,44 20,50

14 dias 24,42 24,45 1,05 23,36 25,45

28 dias 25,77 25,95 0,62 25,07 26,27

56 dias 26,89 26,39 0,98 26,27 28,02

Traço 06

CII-BG-AM

90 dias 27,26 28,32 2,27 24,66 28,81

Evolução da resistencia em função da idade

3 dias 7 dias 14 dias 28 dias 56 dias 90 dias

Idade

Resistência em MPa

Traço 05 - CII-BG-AC

Traço 06 - CII-BG-AM

FIGURA 4.3– Gráfico comparativo da resistência real dos traços 05 (CII-BG-AC) e 06 (CII-BG-AM)

Pelos dados apresentados na FIG. 4.3 e pelo estudo comparativo mostrado na TAB. 4.6,

percebe-se que o tratamento magnético, para este traço específico, não apresentou

influência sobre o concreto produzido.

Análise dos Resultados 72

TABELA 4.6– Variação percentual da resistência real dos traços 05 (CII-BG-AC) e 06 (CII-BG-AM)

Idade

Aumento / redução

percentual

3 dias -5,84%

7 dias 0,18%

14 dias -3,76%

28 dias -0,48%

56 dias -2,67%

90 dias -7,64%

Na seqüência, são apresentados na TAB. 4.7, os resultados obtidos para a resistência

real dos traços 07 (CV-BG-AC) e 08 (CV-BG-AM). Posteriormente na FIG. 4.4, é

mostrado o gráfico comparativo da evolução das resistências com a idade.

Para o traço 08 analisado, as idades não foram as especificadas uma vez que, na época

dos ensaios de 7, 14 e 28 dias, o laboratório se encontrava fechado devido a feriados.

Contudo foi feita uma interpolação numérica, para correção desta diferença.

TABELA 4.7– Resistência real (MPa) dos traços 07 (CV-BG-AC) e 08 (CV-BG-AM)

Traço/

Código

Idade do

ensaio

Média Mediana

Desvio

Padrão

Mínimo Máximo

3 dias 37,85 37,50 0,75 37,35 38,71

7 dias 42,06 42,61 1,66 40,20 43,38

14 dias 45,12 45,38 1,15 43,86 46,12

28 dias 49,81 49,69 1,24 48,64 51,10

56 dias 50,01 49,40 2,70 47,66 52,95

Traço 07

CV-BG-AC

90 dias 50,16 49,98 0,91 49,34 51,14

3 dias 37,78 40,60 7,03 29,77 42,97

11 dias 45,43 45,16 3,14 42,44 48,70

13 dias 48,47 48,89 2,15 46,15 50,37

31 dias 58,00 58,21 1,12 56,80 59,00

56 dias 55,80 56,10 1,72 53,95 57,34

Traço 08

CV-BG-AM

90 dias 55,86 54,40 3,77 53,04 60,15

Análise dos Resultados 73

Evolução da resistencia em função da idade

3 dias 7 dias 14 dias 28 dias 56 dias 90 dias

Idade

Resistência em MPa

Traço 07 - CV-BG-AC

Traço 08 - CV-BG-AM

FIGURA 4.4– Gráfico comparativo da resistência real dos traços 07 (CV-BG-AC) e 08 (CV-BG-AM)

De acordo com os resultados apresentados na FIG. 4.4 e pelo estudo comparativo

mostrado na TAB. 4.8, percebe-se que o tratamento magnético, para este traço

especificado, representou uma evolução na resistência à compressão do concreto, com o

acréscimo da idade, ficando praticamente constante para as idades de 56 e 90 dias.

TABELA 4.8– Variação percentual da resistência real dos traços 07 (CV-BG-AC) e 08 (CV-BG-AM)

Idade

Aumento / redução

percentual

3 dias -0,19%

7 dias 8,02%

14 dias 7,43%

28 dias 16,45%

56 dias 11,58%

90 dias 11,38%

Na TAB. 4.9, são apresentados os resultados obtidos para a resistência real, dos traços

09 (CVR-BC-AC) e 10 (CVR-BC-AM).

Análise dos Resultados 74

TABELA 4.9– Resistência real (MPa) dos traços 09 (CVR-BC-AC) e 10 (CVR-BC-AM)

Traço/

Código

Idade do

ensaio

Média Mediana

Desvio

Padrão

Mínimo Máximo

7 dias 31,49 31,35 1,83 29,73 33,39

14 dias 34,64 34,77 2,09 32,48 36,65

28 dias 36,26 34,78 3,18 34,10 39,91

59 dias 37,09 36,83 0,54 36,73 37,72

Traço 09

CVR-BC-AC

90 dias 36,47 36,21 0,53 36,11 37,08

8 dias 31,74 31,87 1,78 29,90 33,46

14 dias 35,21 35,26 0,88 34,31 36,06

28 dias 37,57 37,71 0,76 36,75 38,26

56 dias 38,46 38,61 0,89 37,50 39,26

Traço 10

CVR-BC-AM

90 dias 37,93 37,80 1,01 36,98 38,99

Na seqüência, é apresentado na FIG. 4.5, o gráfico comparativo da evolução das

resistências com a idade dos ensaios. Nestes dois traços a idade de três dias não pode ser

medida, uma vez que os ensaios coincidiram com feriados, inviabilizando a realização.

A interpolação numérica, também não pode ser realizada, pelo fato de não termos

valores anteriores a três dias.

Evolução da resistencia em função da idade

3 dias 8 dias 14 dias 28 dias 56 dias 90 dias

Idade

Resistência em MPa

Traço 09 - CVR-BC-AC

Traço 10 - CVR-BC-AM

FIGURA 4.5– Gráfico comparativo da resistência real dos traços 09 (CVR-BC-AC) e 10 (CVR-BC-AM)

Análise dos Resultados 75

De acordo com os resultados apresentados na FIG. 4.5 e pelo estudo comparativo

mostrado na TAB. 4.10, percebe-se que o tratamento magnético, para este traço

específico, apresentou um pequeno acréscimo para a resistência à compressão do

concreto, tendendo a ficar constante para as últimas idades.

TABELA 4.10–

Variação percentual da resistência real dos traços 09 (CVR-BC-AC) e 10 (CVR-BC-AM)

Idade

Aumento / redução

percentual

3 dias ---

7 dias 0,81%

14 dias 1,65%

28 dias 3,62%

56 dias 3,68%

90 dias 4,00%

Na TAB. 4.11, são apresentados os resultados obtidos para a resistência real dos traços

11 (CVR-BG-AC) e 12 (CVR-BG-AM). Posteriormente na FIG. 4.6, é mostrado o

gráfico comparativo da evolução das resistências com a idade dos ensaios.

TABELA 4.11– Resistência real (MPa) dos traços 11 (CRV-BG-AC) e 12 (CRV-BG-AM)

Traço

Idade do

ensaio

Média Mediana

Desvio

Padrão

Mínimo Máximo

3 dias 16,12 16,19 0,30 15,80 16,38

7 dias 31,13 30,74 0,82 30,59 32,07

15 dias 37,62 38,09 0,96 36,52 38,25

28 dias 38,32 39,46 2,73 35,21 40,29

56 dias 37,64 35,28 4,14 35,22 42,42

Traço 11

CVR-BG-AC

90 dias 38,10 38,12 1,58 36,52 39,67

3 dias 13,69 13,77 0,34 13,32 13,98

7 dias 32,17 32,52 2,45 29,56 34,42

14 dias 40,28 40,11 0,40 39,99 40,73

28 dias 40,16 44,94 8,32 30,55 45,00

56 dias 41,20 42,03 1,87 39,06 42,52

Traço 12

CVR-BG-AM

90 dias 42,16 41,50 1,76 40,83 44,15

Análise dos Resultados 76

Evolução da resistencia em função da idade

3 dias 7 dias 15 dias 28 dias 56 dias 90 dias

Idade

Resistência em MPa

Traço 11 - CVR-BG-AC

Traço 12 - CVR-BG-AM

FIGURA 4.6– Gráfico comparativo da resistência real dos traços 11 (CRV-BG-AC) e 12 (CRV-BG-AM)

TABELA 4.12–

Variação percentual da resistência real dos traços 11 (CRV-BG-AC) e 12 (CRV-BG-AM)

Idade

Aumento / redução

percentual

3 dias -15,10%

7 dias 3,31%

14 dias 7,07%

28 dias 4,81%

56 dias 9,47%

90 dias 10,65%

De acordo com os resultados apresentados na FIG. 4.6 e na TAB. 4.12, percebe-se que o

tratamento magnético, para este traço específico representou um acréscimo na

resistência à compressão do concreto, tendo ocorrido uma variação aos 28 dias que pode

ser atribuída a algum tipo de falha no ensaio, uma vez que a resistência apresenta uma

tendência de crescimento.

De acordo com os resultados supracitados, nota-se que a resistência à compressão

sofreu influência do tratamento magnético de maneira distinta para os traços ensaiados,

tendo sido observado ganhos de resistência à compressão, na maioria dos resultados.

Análise dos Resultados 77

Os resultados mais expressivos ocorreram nos traços 01-02, 07-08 e 11-12, onde

aconteceu uma tendência de variação constante de ganhos para as últimas idades.

4.2.1.1

Resistência à compressão em função dos componentes do concreto.

De acordo com os resultados obtidos, percebe-se que o tratamento magnético influi de

maneira diversificada, ao combinar-se os componentes do concreto.

Analisando separadamente os agregados graúdos, constata-se que os traços que

utilizaram brita gnaisse ao invés da brita calcária dolomítica, tiveram um melhor

comportamento, apresentando maiores ganhos.

Outro fato observado foi que a brita gnaisse teve um bom desempenho, quando se

objetivou resistência à compressão maiores (35 MPa), no entanto para resistências

menores o resultado foi pouco significativo.

Em relação aos cimentos utilizados, constatou-se que o CP V – RS, é o que apresenta

melhor desempenho, tanto com a brita calcária quanto com a brita gnaisse.

4.2.1.2

Resistência à compressão – Idade

Para analisar o desempenho do tratamento magnético da água na fabricação de concreto,

apenas em função da idade, independentemente do tipo de agregado e do tipo de

cimento (classes de resistência), foram lançados todos os 216 resultados de resistência à

compressão no gráfico da FIG. 4.7. Verifica-se neste gráfico ganhos para todas as

idades e conforme mostrado nas curvas logarítmas de ajuste para os dois tipos de água

de amassamento.

Análise dos Resultados 78

Ganhos de resistência x Idade

5,00

15,00

25,00

35,00

45,00

55,00

0 15 30 45 60 75 90

Idade

Resistência à compressão (MPa)

Concreto com água de torneira

concreto com água magnetizada

Log. (Concreto com água de torneira)

Log. (concreto com água magnetizada)

FIGURA 4.7– Gráfico comparativo da resistência à compressão em função da idade dos corpos-de-prova

As diferenças percentuais entre os grupos com água magnetizada e água de torneira ou

comum foram detalhadas para cada idade como apresentado na TAB. 4.13.

TABELA 4.13– Ganhos percentuais médios de resistência à compressão para os traços utilizando água

tratada magneticamente.

Idade

Aumento / redução

percentual

3 dias 9,00 %

7 dias 6,81 %

14 dias 7,14 %

28 dias 7,60 %

56 dias 10,51 %

90 dias 7,37 %

Com intuito, de verificar se as diferenças entre as médias dos dois grupos são

significativas, utilizou-se a análise de variância, tendo como variável resposta o tipo de

água de amassamento.

Análise dos Resultados 79

Esta ferramenta estatística permite concluir, com um grau de confiança pré-determinado

se existe ou não diferenças entre as médias de pelo menos dois grupos de amostras.

Esta comparação é feita por meio de um teste de hipóteses, onde as hipóteses testadas

são:

Hipótese Nula (H

): não existe diferença entre as médias.

Hipótese Alternativa (H

): existe diferença entre as médias.

Como descrito em COSTA (2004), uma das maneiras de concluir este teste é por meio

da probabilidade de significância (p-valor). Esta avalia a força da evidência contra H

em uma escala numérica. Um p-valor pequeno indica uma forte evidência para se

rejeitar H

. O valor de referência utilizado neste trabalho foi de 5%, representando a

probabilidade de se rejeitar H

quando ela é verdadeira. Deste modo a regra de decisão

adotada foi:

Rejeitar H

se p-valor < 0,05.

Não rejeitar H

se p-valor

≥

0,05.

Assim o nível de confiança associado ao teste é de 95%.

TABELA 4.14– Probabilidade de significância (p-valor) para as médias da resistência à compressão em

função da idade.

Água utilizada

Idade

Comum Magnetizada

p-valor

3 dias 17,35790 18,91996 0,1802

7 dias 29,12444 31,10889 0,0040

14 dias 32,37667 34,68722 0,0028

28 dias 35,12444 37,79222 0,0318

56 dias 35,77504 39,53608 0,0009

90 dias 36,82177 39,87056 0,0114

Análise dos Resultados 80

A TAB. 4.14, apresenta os resultados para a probabilidade de significância, sendo

constatado que apenas para a idade de três dias, o p-valor foi superior à 0,05 ,

significando que para esta idade as diferenças das médias não podem ser atribuídas ao

efeito do tratamento magnético.

Para as demais idades, o efeito do tratamento magnético atuou interferindo na

resistência à compressão, sendo considerado efetivos os ganhos apresentados nas

médias da resistência.

4.2.2

Módulo de Elasticidade

Para a análise do módulo de elasticidade ensaiou-se os corpos-de-prova somente na

última idade (90 dias), uma vez que o equipamento utilizado (FIG. 3.6), encontrava-se

em manutenção, sendo disponibilizado para uso somente nas proximidades dos ensaios

de 90 dias.

Neste ensaio foram analisados três corpos-de-prova para cada traço. No intuito de evitar

danos ao aparelho quando o ensaio é levado até a carga de ruptura e que o valor do

módulo de elasticidade de interesse é o próximo a origem do carregamento, optou-se

por levar o ensaio até uma tensão de 9 MPa.

Os relatórios dos ensaios de módulo de elasticidade (VER ANEXO B), são

apresentados de modo sucinto na TAB. 4.15.

Os valores obtidos para os concretos confeccionados com água magnetizada foram

superiores aqueles que utilizaram água de torneira, com exceção dos traços (03-04) e

(05-06). Tal fato permite afirmar que existe uma tendência de aumento da rigidez do

concreto, com a utilização da água magnetizada corroborando com os resultados obtidos

para a resistência à compressão.

Análise dos Resultados 81

TABELA 4.15– Módulo de elasticidade, tensão e deformação para os traços ensaiados

Média

Traço/

Código

Tensão

MPa

Deformação

Módulo de

elasticidade

MPa

Mediana

MPa

Desvio

Padrão

MPa

Mínimo

MPa

Máximo

MPa

01-CII-BC-AC

8,99 0,00028222 31881 31526 727 31399 32717

02-CII-BC-AM

8,99 0,00024876 36228 36874 2308 33666 38145

03-CV-BC-AC 9,01 0,00025002 36171 36452 2501 33541 38519

04-CV-BC-AM 9,02 0,00025886 34879 34584 1116 33940 36113

05-CII-BG-AC 8,98 0,00027205 33050 32615 1233 32093 34441

06-CII-BG-AM 8,87 0,00028298 31332 31383 417 30892 31722

07-CV-BG-AC 9,01 0,00030566 29499 29185 1115 28575 30737

08-CV-BG-AM 8,99 0,00024724 36360 36339 142 36230 36511

09-CVR-BC-AC 8,99 0,00022648 39825 38494 3022 37697 43284

10-CVR-BC-AM 9,02 0,00023039 39145 39680 962 38034 39720

11-CVR-BG-AC 9,01 0,00026290 34281 34707 971 33170 34966

12-CVR-BG-AM 9,01 0,00024874 36215 36336 499 35666 36643

Do mesmo modo, como realizado para a resistência à compressão, analisou-se o efeito

do tratamento magnético da água na fabricação de concreto, para a propriedade

mecânica módulo de elasticidade, independentemente do tipo de agregado e do tipo de

cimento (classes de resistência), comparando-se apenas os dois tipos de água de

amassamento.

Ao calcular as médias dos dois grupos, para a idade de 90 dias, constatou-se uma

diferença de 5,55% favorável à água tratada magneticamente. Com intuito, de verificar

se essa diferença entre as médias dos dois grupos são significativas, utilizou-se a análise

de variância, tendo como variável resposta o tipo de água de amassamento.

Utilizando as mesmas hipóteses apresentadas para a resistência à compressão e o

mesmo valor de referência, manteve-se o nível de confiança associado ao teste de 95% e

constatou-se, conforme apresentado na TAB. 4.16, que o p-valor encontrado foi inferior

à 0,05 , significando que para a idade de 90 dias, o efeito do tratamento magnético atuou

interferindo no módulo de elasticidade, sendo considerado efetivos os ganhos

apresentados nas médias.

Análise dos Resultados 82

TABELA 4.16– Probabilidade de significância (p-valor) para as médias do módulo de elasticidade para a

idade de 90 dias.

Água utilizada

Idade

Comum

Magnetizada

Aumento / redução

percentual

p-valor

90 dias 33817,67

35693,22

5,55 % 0,0406

Ao relacionar os resultados obtidos com os valores recomendados por norma,

constatou-se um acréscimo, sendo considerado satisfatório, uma vez que os valores

normalizados são conservadores e não levam em consideração características peculiares

de cada traço.

No ANEXO B, são apresentadas as curvas tensão-deformação dos ensaios e o

prolongamento estimado destas. Essas curvas foram aproximadas por equações do 2º

grau, sendo constatado os dados supracitados.

4.2.3

Trabalhabilidade

A trabalhabilidade é uma noção subjetiva, do estado das argamassas e concretos frescos,

no que tange à facilidade das operações de manuseio. Segundo BAUER (1995), o

comportamento físico mais importante da trabalhabilidade é a consistência, sendo que

esse termo expressa propriedades intrínsecas da mistura fresca relacionada com a

mobilidade da massa e a coesão entre os elementos componentes, levando em

consideração a uniformidade e a compacidade do concreto.

Desta forma este parâmetro é de difícil quantificação, uma vez que existem variáveis

aleatórias que não podem ser mensuradas, tais como: umidade relativa do ar, energia

empregada para vibrar os corpos-de-prova, betoneira utilizada, dentre outros.

Para a obtenção deste parâmetro, em todos os traços foi medido o valor do abatimento

do cone (“Slump”), cujos resultados estão apresentados na TAB. 4.17.

Análise dos Resultados 83

Percebe-se claramente pela terceira coluna que houve uma maior plasticidade

(trabalhabilidade) dos traços constituídos com água magnetizada. Este ganho de

trabalhabilidade, em condições normais, poderia significar perda de resistência à

compressão, mas tal fato não foi constatado.

TABELA 4.17– Abatimento do cone para os traços ensaiados

Traço Abatimento do cone (mm)

Diferença absoluta do

abatimento do cone (mm)

01 – (CII-BC-AC) 53

02 – (CII-BC-AM) 69

03 – (CV-BC-AC) 49

04 – (CV-BC-AM) 66

05 – (CII-BG-AC) 57

06 – (CII-BG-AM) 72

07 – (CV-BG-AC) 47

08 – (CV-BG-AM) 68

09 – (CVR-BC-AC) 46

10 – (CVR-BC-AM) 64

11 – (CVR-BG-AC) 48

12 – (CVR-BG-AM) 70

Este resultado permitiu ainda, comprovar os estudos apresentados por outros

pesquisadores, uma vez que com a redução da tensão superficial, a água agiu como um

“plastificante”, permitindo uma melhor interface pasta cimento – agregado.

4.2.4

Velocidade do pulso ultra-sônico

Para a medição da velocidade do pulso ultra-sônico, optou-se por executar o método

direto descrito no capítulo anterior, uma vez que os corpos-de-prova possuíam

dimensões passíveis de utilização do mesmo.

Este ensaio foi realizado em pelo menos dois CP’s a partir da idade de 14 dias. Isso

ocorreu devido à grande quantidade de corpos-de-prova e a necessidade de intercalar

outros ensaios durante o ensaio do ultra-som, não tendo sido possível realizar o ensaio

em todos os CP’s.

Análise dos Resultados 84

Nas datas previstas para os ensaios, os corpos-de-prova eram retirados das caixas

d’água e devidamente preparados para o ensaio, com capeamento das faces e secagem

dos mesmos por um período de cinco horas. Esse cuidado era tomado no sentido de

evitar interferência de umidades diferentes na determinação da velocidade do pulso

ultra-sônico (UPV). Sabe-se que o UPV aumenta com o teor de umidade.

Para conseguir uma maior confiabilidade nos resultados, o tempo de transmissão da

onda ultra-sônica foi medido em três pontos dos corpos-de-prova (topo, meio e base),

como mostrado na FIG. 4.8.

FIGURA 4.8– Posicionamento das leituras da onda ultra-sônica nos corpos-de-prova

O ensaio foi realizado em ambiente isento de vibrações, com as superfícies dos corpos-

de-prova limpas e os transdutores diametralmente acoplados por meio de um gel, cuja

função é evitar as imperfeições das superfícies de acoplamento dos transdutores. No

decorrer do ensaio, caso houvesse a necessidade de se repetir alguns pontos, a área era

limpa novamente, objetivando deixá-la o mais seca possível de forma que a umidade

deixada pelo gel acoplante interferisse o mínimo na leitura seguinte.

Análise dos Resultados 85

Na TAB. 4.18 são apresentados os resultados para a velocidade de propagação do pulso

ultra-sônico (m/s), obtidos por meio do aparelho V Meter Mark II, para os traços 01

(CII-BC-AC) e 02 (CII-BC-AM).

TABELA 4.18–

Velocidade do pulso ultra-sônico (m/s) para os traços 01 (CII-BC-AC) e 02 (CII-BC-AM)

Traço/

Código

Idade do

ensaio

Média Mediana

Desvio Padrão Mínimo Máximo

14 dias 3863,63 3883,51 75,98 3731,34 3952,57

28 dias 4237,12 4219,41 141,12 4016,06 4464,29

56 dias 4269,63 4273,50 101,71 4132,23 4444,44

Traço 01

CII-BC-AC

90 dias 4260,33 4264,41 46,97 4166,67 4329,00

14 dias 4204,94 4228,35 89,89 4048,58 4310,34

28 dias 4651,47 4629,63 170,02 4385,96 4926,11

56 dias 4690,43 4694,84 122,82 4524,89 4901,96

Traço 02

CII-BC-AM

90 dias 4678,99 4683,87 56,63 4566,21 4761,90

Na FIG. 4.9, os gráficos “boxplots” mostram a comparação da velocidade do pulso

ultra-sônico para os traços 01 (CII-BC-AC) e 02 (CII-BC-AM).

14 28 56 90 14 28 56 90

3600

3800

4000

4200

4400

4600

4800

5000

Média

± DP

Min-Max

Velocidade do pulso ultra-sônico

idade

Traço 02 - (CII-BC-AM)

Traço 01 - (CII-BC-AC)

FIGURA 4.9– Boxplots da velocidade do pulso ultra-sônico - Traços 01 (CII-BC-AC) e 02 (CII-BC-AM)

Análise dos Resultados 86

Na TAB. 4.18 e na FIG. 4.9, observa-se que para todas as idades, o traço 01 apresentou

velocidade do pulso ultra-sônico, inferior às obtidas para o traço 02. Este fato equivale

ao resultado apresentado anteriormente (TAB. 4.1) para a resistência à compressão, uma

vez que quanto menor a resistência, maior o tempo de propagação da onda neste meio.

Na seqüência, são apresentados na TAB. 4.19 os resultados para a velocidade de

propagação do pulso ultra-sônico (m/s), obtidos por meio do aparelho V Meter Mark II,

para os traços 03 (CV-BC-AC) e 04 (CV-BC-AM). Posteriormente na FIG. 4.10 são

mostrados os gráficos “boxplots” comparando estes resultados.

TABELA 4.19–

Velocidade do pulso ultra-sônico (m/s) para os traços 03 (CV-BC-AC) e 04 (CV-BC-AM)

Traço/

Código

Idade do

ensaio

Média Mediana

Desvio

Padrão

Mínimo Máximo

14 dias 4011,47 3976,16 127,88 3921,57 4405,29

28 dias 4506,01 4464,29 159,67 4347,83 4950,50

56 dias 4468,43 4474,30 142,23 4255,32 4694,84

Traço 03

CV-BC-AC

90 dias 4663,76 4629,73 168,29 4484,30 5000,00

14 dias 3972,51 3976,16 36,96 3921,57 4032,26

28 dias 4346,82 4329,00 52,18 4273,50 4444,44

56 dias 4785,98 4717,40 299,16 4424,78 5405,41

Traço 04

CV-BC-AM

90 dias 4565,26 4566,21 62,46 4484,30 4651,16

Na TAB. 4.19 e na FIG. 4.10, percebe-se que não houve uma diferença significativa na

velocidade de propagação da onda para os traços em questão, resultados coerentes com

os apresentados anteriormente (TAB. 4.3), referente a resistência à compressão.

Análise dos Resultados 87

14 28 56 90 14 28 56 90

3800

4000

4200

4400

4600

4800

5000

5200

5400

5600

Traço 04 - (CV-BC-AM)

Traço 03 - (CV-BC-AC)

velocidade do pulso ultra-sônico

idade

Média

+DP

Min-Max

Valores discrepantes

Extremos

FIGURA 4.10-Boxplots da velocidade do pulso ultra-sônico - Traços 03 (CV-BC-AC) e 04 (CV-BC-AM)

Na TAB. 4.20 são apresentados os resultados para a velocidade de propagação do pulso

ultra-sônico (m/s), obtidos por meio do aparelho V Meter Mark II, para os traços 05

(CII-BG-AC) e 06 (CII-BG-AM). Posteriormente na FIG. 4.11 são mostrados os

gráficos “boxplots” comparando estes resultados. Para o traço 05 não foi possível medir

o valor da velocidade aos 14 dias.

TABELA 4.20–

Velocidade do pulso ultra-sônico (m/s) para os traços 05 (CII-BG-AC) e 06 (CII-BG-AM)

Traço/

Código

Idade do

ensaio

Média Mediana

Desvio

Padrão

Mínimo Máximo

28 dias 4028,73 4040,42 48,38 3952,57 4098,36

56 dias 4347,01 4338,42 59,91 4237,29 4444,44

Traço 05

CII-BG-AC

90 dias 4605,31 4608,29 52,86 4524,89 4716,98

14 dias 4053,80 4040,55 70,54 3952,57 4184,10

28 dias 4206,74 4210,54 54,28 4115,23 4273,50

56 dias 4445,94 4385,96 153,08 4255,32 4651,16

Traço 06

CII-BG-AM

90 dias 4480,35 4504,60 116,21 4329,00 4716,98

Análise dos Resultados 88

14 28 56 90 14 28 56 90

3900

4000

4100

4200

4300

4400

4500

4600

4700

4800

velocidade do pulso ultra-sônico

Traço 05 - (CII-BG-AC)

idade

Traço 06 - (CII-BG-AM)

Média

+ DP

Min-Max

FIGURA 4.11- Boxplots da velocidade do pulso ultra-sônico - Traços 05 (CV-BC-AC) e 06(CV-BC-AM)

Na TAB. 4.20 e na FIG. 4.11, percebe-se que não houve um diferença significativa na

velocidade do pulso ultra-sônico para os traços em questão, sendo que existiu uma

tendência de aumento da velocidade com o incremento da idade, comprovando-se

novamente os resultados obtidos na resistência à compressão(TAB. 4.5).

Na TAB. 4.21 são apresentados os resultados para a velocidade de propagação do pulso

ultra-sônico (m/s), obtidos por meio do aparelho V Meter Mark, para os traços 07 (CV-

BG-AC) e 08(CV-BG-AM).

Análise dos Resultados 89

TABELA 4.21–

Velocidade do pulso ultra-sônico (m/s) para os traços 07 (CV-BG-AC) e 08 (CV-BG-AM)

Traço/

Código

Idade do

ensaio

Média Mediana

Desvio

Padrão

Mínimo Máximo

14 dias 4048,07 4056,81 61,50 3952,57 4149,38

28 dias 4275,63 4264,41 53,35 4184,10 4385,96

56 dias 4386,06 4347,83 90,52 4273,50 4545,45

Traço 07

CV-BG-AC

90 dias 4295,56 4301,25 131,89 4098,36 4484,30

14 dias 3990,33 3976,16 65,30 3906,25 4115,23

28 dias 4272,94 4273,58 66,67 4166,67 4385,96

56 dias 4439,27 4405,29 122,24 4273,50 4651,16

Traço 08

CV-BG-AM

90 dias 4540,79 4535,17 49,66 4444,44 4608,29

Complementarmente, são apresentados na FIG. 4.12, os gráficos “boxplots”

comparando os resultados obtidos para a velocidade de propagação do pulso ultra-

sônico dos traços 07 (CV-BG-AC) e 08(CV-BG-AM).

14 28 56 90 14 28 56 90

3800

3900

4000

4100

4200

4300

4400

4500

4600

4700

velocidade do pulso ultra-sônico

idade

Traço 07 - (CV-BG-AC)

Traço 08 - (CV-BG-AM)

Média

+ DP

Min-Max

FIGURA 4.12- Boxplots da velocidade do pulso ultra-sônico - Traços 07(CV-BG-AC) e 08(CV-BG-AM)

Da TAB. 4.21 e na FIG. 4.12, percebe-se que houve um pequeno acréscimo na

velocidade do pulso ultra-sônico para o traço usando água magnetizada, a partir da

Análise dos Resultados 90

idade de 56 dias. A partir dessa idade nota-se também um maior acréscimo percentual

de resistência à compressão, conforme mostrado anteriormente na TAB. 4.8.

Na TAB. 4.22 são apresentados os resultados para a velocidade de propagação do pulso

ultra-sônico (m/s), obtidos por meio do aparelho V Meter Mark II, para os traços 09

(CVR-BC-AC) e 10 (CVR-BC-AM). Posteriormente na FIG. 4.13 são mostrados os

gráficos “boxplots” comparando estes resultados.

TABELA 4.22–

Velocidade do pulso ultra-sônico (m/s) para os traços 09 (CVR-BC-AC) e 10 (CVR-BC-AM)

Traço/

Código

Idade do

ensaio

Média Mediana

Desvio

Padrão

Mínimo Máximo

14 dias 4309,51 4310,34 57,70 4219,41 4385,96

28 dias 4847,40 4854,37 67,55 4716,98 4926,11

56 dias 4800,71 4796,41 117,39 4651,16 4950,50

Traço 09

CVR-BC-AC

90 dias 4689,26 4683,87 134,87 4484,30 4854,37

14 dias 4270,21 4237,29 165,79 4048,58 4545,45

28 dias 4859,13 4866,21 216,03 4545,45 5235,60

56 dias 4800,12 4796,19 203,33 4504,50 5154,64

Traço 10

CVR-BC-AM

90 dias 4680,16 4705,91 135,32 4484,30 4854,37

14 28 56 90 14 28 56 90

4000

4200

4400

4600

4800

5000

5200

5400

Velocidade do pulso ultra-sônico

Traço 10 - (CVR-BC-AM)

Traço 09 - (CVR-BC-AC)

idade

Média

+ DP

Min-Max

Valores discrepantes

FIGURA 4.13-

Boxplots da velocidade do pulso ultra-sônico - Traços 09(CVR-BC-AC) e 10(CVR-BC-AM)

Análise dos Resultados 91

Percebe-se por meio da TAB. 4.22 e da FIG. 4.13, que não houve uma diferença

significativa na velocidade propagação da onda para os traços em questão, fato já

apresentado anteriormente quando analisada a resistência à compressão (TAB. 4.9).

Na TAB. 4.23 são apresentados os resultados para a velocidade de propagação do pulso

ultra-sônico (m/s), obtidos por meio do aparelho V Meter Mark II, para os traços 11

(CVR-BG-AC) e 12 (CVR-BG-AM).

TABELA 4.23-

Velocidade do pulso ultra-sônico (m/s) para os traços 11 (CVR-BG-AC) e 12 (CVR-BG-AM)

Traço/

Código

Idade do

ensaio

Média Mediana

Desvio

Padrão

Mínimo Máximo

14 dias 4113,93 4115,23 22,21 4081,63 4149,38

28 dias 4141,65 4132,23 63,01 4065,04 4273,50

56 dias 4192,40 4192,89 67,29 4098,36 4291,85

Traço 11

CVR-BG-AC

90 dias 4268,85 4273,58 81,47 4149,38 4385,96

14 dias 4131,20 4132,23 41,91 4048,58 4184,10

28 dias 4552,95 4498,22 67,55 4237,29 5000,00

56 dias 4614,23 4576,68 110,36 4484,30 4807,69

Traço 12

CVR-BG-AM

90 dias 4712,27 4716,98 117,63 4545,45 4901,96

Complementarmente, são apresentados na FIG. 4.14, os gráficos “boxplots”

comparando os resultados obtidos para a velocidade de propagação do pulso ultra-

sônico dos traços 11 (CVR-BG-AC) e 12 (CVR-BG-AM).

Análise dos Resultados 92

14 28 56 90 14 28 56 90

4000

4200

4400

4600

4800

5000

5200

Média

± DP

Min-Máx

Traço 11 - (CVR-BG-AC)

Traço 12 - (CVR-BG-AM)

idade

Velocidade do pulso ultra-sônico

FIGURA 4.14– Boxplots da velocidade do pulso ultra-sônico - traços 11 (CVR-BG-AC) e 12 (CVR-BG-AM)

Na TAB. 4.23 e na FIG. 4.14, observa-se que o tratamento magnético surtiu efeito

significativo na velocidade do pulso ultra-sônico a partir da idade de 28 dias, mesma

tendência mostrada anteriormente para resistência à compressão (TAB. 4.11) já a partir

dos 14 dias.

Comparando a evolução da velocidade de propagação do pulso ultra-sônico em função

da idade, independentemente do tipo de agregado e do tipo de cimento (classes de

resistência), construiu-se o gráfico da FIG. 4.15. Verifica-se neste gráfico ganhos para

todas as idades e conforme mostrado nas curvas logarítmas de ajuste para os dois tipos

de água de amassamento.

Análise dos Resultados 93

Velocidade do pulso em função da idade

3500

4000

4500

5000

5500

6000

0 20 40 60 80 100

Idade

Velocidade do pulso ultra-

sônico

água de torneira água magnetizada

FIGURA 4.15– Velocidade de Propagação da Onda Ultra-sônica em função da idade

As diferenças percentuais entre os grupos com água magnetizada e água de torneira ou

comum foram detalhadas para cada idade como apresentado na TAB. 4.24.

TABELA 4.24– Variação percentual da velocidade do pulso ultra-sônico em função da idade.

Idade

Aumento / redução

percentual

14 dias 1,85 %

28 dias 4,82 %

56 dias 4,01 %

90 dias 3,53 %

Com intuito, de verificar se as diferenças entre as médias dos dois grupos são

significativas, utilizou-se a análise de variância, tendo como variável resposta, o tipo de

água de amassamento.

A comparação foi feita por meio de um teste de hipóteses, onde as hipóteses testadas e o

valor de referência utilizado foram citados anteriormente.

A TAB. 4.25, apresenta os resultados para a probabilidade de significância, sendo

constatado que o p-valor foi inferior à 0,05 . Deste modo, comprovou-se que o efeito do

Análise dos Resultados 94

tratamento magnético atuou interferindo na velocidade de propagação do pulso ultra-

sônico, sendo considerado efetivos os ganhos apresentados nas médias.

TABELA 4.25– Probabilidade de significância (p-valor) para as médias da velocidade de propagação do

pulso ultra-sônico em função da idade.

Água utilizada

Idade

Comum Magnetizada

p-valor

14 dias 4069,322 4113,838 0,047142

28 dias 4339,425 4481,675 0,000033

56 dias 4410,706 4629,329 0,000210

90 dias 4466,008 4609,655 0,000018

Por meio da TAB. 4.24 constatou-se que os ganhos percentuais na velocidade do pulso

ultra-sônico tendem a se estabilizar para as últimas idades, corroborando com os

resultados da resistência à compressão apresentados na TAB. 4.13.

4.2.4.1

Compacidade/ Homogeneidade

Ao utilizar o método do ultra-som, foi possível avaliar qualitativamente o grau de

compacidade e homogeneidade dos traços ensaiados uma vez que, quanto mais

compacto estiver um concreto, menor o número de vazios existente dentro deste e

conseqüentemente maior será a velocidade de propagação do pulso ultra-sônico.

Desta forma, utilizando a FIG. 4.15 e os gráficos “boxplots”, percebeu-se que ocorreu

um aumento da compacidade para os traços que utilizaram a água magnetizada na sua

fabricação. Esse aumento não foi linear para todos os traços, mas sempre ocorreu, sendo

mais significativo para o traço que utilizou brita calcária e cimento CP II - E 32 (traço

02 – CII-BC-AM).

Em relação à homogeneidade do concreto, percebeu-se que quando o mesmo foi

produzido com água magnetizada apresentava uma pasta cimento-agregado mais

Análise dos Resultados 95

uniforme, o que leva acreditar que o aumento desta homogeneidade contribuiu para o

incremento da compacidade.

ONSIDERAÇÕES FINAIS E RECOMENDAÇÕES

5. Considerações finais e Recomendações

5.1 Introdução

Diante dos resultados obtidos, apresentados e discutidos, será feito neste capítulo uma

consideração geral, abordando as influências da utilização do tratamento magnético na

água de amassamento do concreto.

Os resultados obtidos nesta pesquisa inicial mostram a influência positiva desse

tratamento magnético devendo, portanto incentivar trabalhos futuros que darão além de

continuidade, o respaldo necessário a essa linha de pesquisa.

5.2 Considerações finais

O objetivo principal desse trabalho foi alcançado quando, para os traços analisados,

confirmou-se estatisticamente que a variável tratamento magnético da água de

Conclusões e Recomendações 97

amassamento influenciou significativamente a resistência à compressão e o módulo de

elasticidade do concreto.

Foram ensaiados 216 CP’s divididos em dois grupos de 108 CP’s diferenciados pela

água de amassamento, com ou sem tratamento magnético. Para cada grupo foram

confeccionados 6 traços variando o tipo de cimento e o tipo de agregado graúdo. Para

cada traço ensaiaram-se três corpos-de-prova, em seis idades distintas.

Com base nos resultados obtidos nos ensaios e analisados estatisticamente são

apresentadas algumas considerações, que deverão ser aplicadas, no contexto dos traços

analisados:



Analisando o comportamento da resistência à compressão, para as idades ensaiadas,

em função do tipo de água, independentemente do tipo de agregado e do tipo de

cimento, constatou-se que ocorreram ganhos percentuais, para os concretos

produzidos com água tratada magneticamente, comprovando por meio da análise

estatística que este ganho foi significativo. Este resultado de ganhos na faixa de 8%

em média confere com o obtido por LAZARENKO & ZHURAVLEV (1985), como

citado no início deste trabalho.



Analisando o módulo de elasticidade estático, constatou-se que os valores foram

superiores para os concretos produzidos com água tratada magneticamente. Do

mesmo modo que aconteceu na análise da resistência à compressão, constatou-se

que ocorreram pelo menos dois traços que os resultados não foram satisfatórios.



Ao analisar separadamente cada um dos traços ensaiados, constatou-se que a água

magnetizada atua de maneira diversificada quando se combinam os componentes do

concreto. Para concretos produzidos com o cimento CPII-E-32 (resistência estimada

de 25 MPa) o comportamento com brita calcária obteve ganhos muito mais

expressivos do que com a brita gnaisse, acreditando-se que isto se deva à

composição química dos agregados graúdos. A confirmação desse resultado pode

ser avaliada por meio de mais ensaios com os dois tipos de britas e também com

Conclusões e Recomendações 98

uma análise química do concreto, utilizando ensaios específicos como difração de

raios-X e observação em microscópio eletrônico de varredura (MEV).

Essa diferença expressiva de ganho para a brita calcária não foi sentida nos

concretos produzidos com os cimentos CPV- PLUS e CPV- RS (resistência

estimada de 35 MPa), embora tenha sido observado uma influência maior da água

tratada magneticamente nos resultados obtidos com o cimento CPV-RS.

Foi observado, também que a resistência à compressão para as primeiras idades (três

dias) sofreu influência do traço utilizado, comprovando a necessidade de um estudo

mais detalhado para confirmar tal fato.



Os resultados obtidos para a velocidade de propagação do pulso ultra-sônico foram

coerentes com os resultados para a resistência à compressão e módulo de

elasticidade, apresentando ganhos percentuais para os traços produzidos com água

tratada magneticamente.



Em relação ao aspecto trabalhabilidade, ficou comprovado que para todos os traços

houve um aumento no abatimento do cone, significando um aumento da plasticidade

do concreto. Esse aumento da trabalhabilidade poderia significar perda de

resistência, mas tal fato não ocorreu, uma vez que este aumento se deve à alteração

da estrutura molecular da água e não devido ao aumento do fator água/cimento. Esse

parâmetro mesmo sendo semiquantitativo, é importante para a comprovação dos

benefícios do tratamento magnético.



Utilizando ainda a análise qualitativa, percebeu-se que os traços ensaiados com água

magnetizada apresentaram um maior grau de compacidade e homogeneidade, sendo

comprovado pelos resultados obtidos para a velocidade do pulso ultra-sônico.

Diante dos resultados pode-se concluir que, embora tenha sido percentualmente

pequeno (próximo a 10%) o ganho de resistência e também de módulo de elasticidade, o

tratamento magnético influencia favoravelmente a produção do concreto.

Conclusões e Recomendações 99

Fatores adicionais como o aumento da trabalhabilidade com a mesma relação

água/cimento indica que poder-se-ia reduzir o consumo de cimento obtendo concretos

com mesma resistência e maior trabalhabilidade. Além disso o tratamento magnético

influenciou uma maior compacidade do concreto, demonstrado no ensaio do UPV.

Por tudo isso e ligado ao fato de que o único custo envolvido estaria na fabricação do

Condicionador Físico, conclui-se que a produção de concreto com água tratada

magneticamente é uma área de pesquisa promissora e que merece mais estudos

experimentais no intuito de se produzir concretos de melhor qualidade sem custo

adicionais.

5.3 Recomendações para trabalhos futuros

A metodologia se mostrou favorável, para a comprovação dos benefícios do tratamento

magnético na água de amassamento do concreto, no entanto, para um melhor

aprofundamento desta pesquisa são sugeridos estudos mais aprofundados no que tange a

um aumento das variáveis envolvidas, no número de corpos-de-prova, utilizando outros

tipos de cimentos e de agregados.

A seguir são apresentadas sugestões de trabalhos futuros para este tema.



Desenvolver uma metodologia para a incorporação do condicionador físico para a

produção de concreto em usinas.



Estudar o efeito do tratamento magnético no concreto quando se aplica um campo

magnético de aproximadamente 0,8 Tesla.



Analisar as reações químicas ocorridas no concreto, devido à utilização da água

magnetizada.

Conclusões e Recomendações 100



Estudar o efeito do tratamento magnético no concreto quando o mesmo é produzido

com aditivos plastificantes ou super-plastificantes.



Realizar procedimento similar ao deste trabalho estudando o comportamento do

concreto em idades mais avançadas.



Analisar os ganhos de resistência à compressão, quando se utiliza Fe

conjuntamente com o tratamento magnético.

EFERÊNCIAS

IBLIOGRÁFICAS

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105

ANEXO A –

Relatório de ensaios para a resistência à compressão

ANEXO A

RELATÓRIOS DE ENSAIOS PARA A RESISTÊNCIA À COMPRESSÃO

107

FIGURA A.1- Relatório da resistência à compressão – Traço 02 – CII-BC-AM – 3 dias

108

FIGURA A.2- Relatório da resistência à compressão – Traço 02 – CII-BC-AM – 7 dias

109

FIGURA A.3- Relatório da resistência à compressão - Traço 02 – CII-BC-AM – 14 dias

110

FIGURA A.4- Relatório da resistência à compressão - Traço 02 – CII-BC-AM – 28 dias

111

FIGURA A.5- Relatório da resistência à compressão - Traço 02 – CII-BC-AM – 56 dias

112

FIGURA A.6- Relatório da resistência à compressão - Traço 02 – CII-BC-AM – 90 dias

ANEXO B –

Relatório de ensaios para o módulo de elasticidade

ANEXO B

RELATÓRIOS DE ENSAIOS PARA O MÓDULO DE ELASTICIDADE

114

FIGURA B.1- Relatório do módulo de elasticidade - Traço 01 – CII-BC-AC

115

FIGURA B.2- Relatório do módulo de elasticidade - Traço 02 – CII-BC-AM

116

FIGURA B.3- Relatório do módulo de elasticidade - Traço 03 – CV-BC-AC

117

FIGURA B.4- Relatório do módulo de elasticidade - Traço 04 – CV-BG-AM

118

FIGURA B.5- Relatório do módulo de elasticidade - Traço 05 – CII-BG-AC

120

FIGURA B.7- Relatório do módulo de elasticidade - Traço 07 – CV-BG-AC

121

FIGURA B.8- Relatório do módulo de elasticidade - Traço 08 – CV-BG-AM

122

FIGURA B.9- Relatório do módulo de elasticidade - Traço 09 – CVR-BC-AC

123

FIGURA B.10- Relatório do módulo de elasticidade - Traço 10 – CVR-BC-AM

124

FIGURA B.11- Relatório do módulo de elasticidade - Traço 11 – CVR-BG-AC

125

FIGURA B.12- Relatório do módulo de elasticidade - Traço 12 – CVR-BG-AM

126

Módulo de elasticidade - Traço 01 - CII-BC-AC

y = -1E+07x

+ 32775x + 0,091

= 0,9998

y = -9E+06x

+ 32619x + 0,0248

= 0,9999

y = -1E+07x

+ 34280x + 0,1223

= 0,9999

0,00

1,00

2,00

3,00

4,00

5,00

6,00

7,00

8,00

9,00

10,00

0,0000 0,0001 0,0002 0,0003 0,0004

Deformação (mm/mm)

Tensão

(MPa)

Polinômio (CP 01 - traço 01)

Polinômio (CP 02 - traço 01)

Polinômio (CP 03 - traço 01)

FIGURA B.13- Curvas tensão-deformação referentes aos 3 CP’s do Traço 01 – CII-BC-AC

Módulo de elasticidade - Traço 01 - CII-BC-AC

y = -13231700x

+ 33564x + 0,0677

= 0,9974

0,00

5,00

10,00

15,00

20,00

25,00

0,0000 0,0005 0,0010 0,0015 0,0020

Deformação (mm/mm)

Tensão

(MPa)

curva estimada

Polinômio (traço 01 - CII-BC-AC)

FIGURA B.14- Curva tensão-deformação estimada para o Traço 01 – CII-BC-AC

127

Módulo de elasticidade - Traço 02 - CII-BC-AM

y = -7E+06x

+ 34628x + 0,0496

= 0,9999

y = -1E+07x

+ 37692x + 0,0976

= 0,9999

y = -2E+07x

+ 39657x + 0,0599

= 0,9999

0,00

1,00

2,00

3,00

4,00

5,00

6,00

7,00

8,00

9,00

10,00

0,00000 0,00005 0,00010 0,00015 0,00020 0,00025 0,00030

Deformação (mm/mm)

Tensão

(MPa)

Polinômio (CP 02 - traço 02)

Polinômio (CP 03 - traço 02)

Polinômio (CP 01 - traço 02)

FIGURA B.15- Curvas tensão-deformação referentes aos 3 CP’s do Traço 02 – CII-BC-AM

Módulo de elasticidade - Traço 02 - CII-BC-AM

y = -1E+07x

+ 37545x + 0,0671

= 0,9952

0,0000 0,0005 0,0010 0,0015 0,0020

Deformação (mm/mm)

Tensão

(MPa)

curva estimada

Traço 02 - CII-BC-AM

FIGURA B.16- Curva tensão-deformação estimada para o Traço 02 – CII-BC-AM

128

Módulo de elasticidade - Traço 03 - CV-BC-AC

y = -8E+06x

+ 34655x + 0,0464

= 0,9999

y = -8E+06x

+ 37367x + 0,1056

= 0,9999

y = -1E+07x

+ 39739x - 0,0455

= 0,9999

0,00

1,00

2,00

3,00

4,00

5,00

6,00

7,00

8,00

9,00

10,00

0,00000 0,00005 0,00010 0,00015 0,00020 0,00025 0,00030

Deformação (mm/mm)

Tensão

(MPa)

Polinômio (CP 02 - traço 03)

Polinômio (CP 03 - traço 03)

Polinômio (CP 01 - traço 03)

FIGURA B.17- Curvas tensão-deformação referentes aos 3 CP’s do Traço 03 – CV-BC-AC

Módulo de elasticidade - Traço 03 - CV-BC-AC

y = -2E+07x

+ 38259x + 0,0151

= 0,9938

0,00

5,00

10,00

15,00

20,00

25,00

30,00

0,0000 0,0005 0,0010 0,0015

Deformação (mm/mm)

Tensão

(MPa)

curva estimada

Polinômio ( traço 03 - CV-BC-AC)

FIGURA B.18- Curva tensão-deformação estimada para o Traço 03 – CV-BC-AC

129

Módulo de elasticidade - Traço 04 - CV-BC-AM

y = -4E+06x

+ 34322x + 0,0308

= 0,9998

y = -1E+07x

+ 37331x + 0,1026

= 0,9999

y = 14476x

+ 34500x + 0,0702

= 0,9999

0,00

1,00

2,00

3,00

4,00

5,00

6,00

7,00

8,00

9,00

10,00

0,00000 0,00005 0,00010 0,00015 0,00020 0,00025 0,00030

Deformação (mm/mm)

Tensão

(MPa)

Polinômio (CP 02 - traço 04)

Polinômio (CP 03 - traço 04)

Polinômio (CP 01 - traço 04)

FIGURA B.19- Curvas tensão-deformação referentes aos 3 CP’s do Traço 04 – CV-BC-AM

Módulo de elasticidade - Traço 04 - CV-BC-AM

y = -5E+06x

+ 35302x + 0,0751

= 0,9981

0,00

5,00

10,00

15,00

20,00

25,00

30,00

35,00

0,0000 0,0005 0,0010 0,0015 0,0020

Deformação (mm/mm)

Tensão

(MPa)

curva estimada

Polinômio (traço 04 - CV-BC-AM)

FIGURA B.20- Curva tensão-deformação estimada para o Traço 04 – CV-BC-AM

130

Módulo de elasticidade - Traço 05 - CII-BG-AC

y = -2E+07x

+ 33919x + 0,0887

= 0,9999

y = -2E+07x

+ 36135x + 0,2491

= 0,9999

y = -2E+07x

+ 34591x + 0,234

= 0,9994

0,00

1,00

2,00

3,00

4,00

5,00

6,00

7,00

8,00

9,00

10,00

0,00000 0,00005 0,00010 0,00015 0,00020 0,00025 0,00030 0,00035

Deformação (mm/mm)

Tensão

(MPa)

Polinômio (CP 02 - traço 05)

Polinômio (CP 03 - traço 05)

Polinômio (CP 01 - traço 05)

FIGURA B.21- Curvas tensão-deformação referentes aos 3 CP’s do Traço 05 – CII-BG-AC

Módulo de elasticidade - Traço 05 - CII-BG-AC

y = -2E+07x

+ 35209x + 0,1791

= 0,9955

0,00

5,00

10,00

15,00

20,00

25,00

30,00

0,0000 0,0005 0,0010 0,0015 0,0020

Deformação (mm/mm)

Tensão

(MPa)

curva estimada

Polinômio (CP 01 - traço 05)

FIGURA B.22- Curva tensão-deformação estimada para o Traço 05 – CII-BG-AC

131

132

133

134

Módulo de elasticidade - Traço 09 - CVR-BC-AC

y = -7E+06x

+ 38541x + 0,1163

= 0,9999

y = -2E+07x

+ 45670x + 0,1661

= 0,9998

y = -9E+06x

+ 39186x + 0,1134

= 0,9999

0,00

1,00

2,00

3,00

4,00

5,00

6,00

7,00

8,00

9,00

10,00

0,00000 0,00005 0,00010 0,00015 0,00020 0,00025 0,00030

Deformação (mm/mm)

Tensão

(MPa)

CP 01 - traço 09

CP 02 - traço 09

CP 03 - traço 09

FIGURA B.29 - Curvas tensão-deformação referentes aos 3 CP’s do Traço 09– CVR-BC-AC

Módulo de elasticidade - Traço 09 - CVR-BC-AC

y = -1732300x

+ 39551x + 0,138

= 0,9905

0,00

5,00

10,00

15,00

20,00

25,00

30,00

35,00

0,0000 0,0005 0,0010 0,0015 0,0020

Deformação (mm/mm)

Tensão

(MPa)

curva-estimada

Polinômio (CP 01 - traço 09)

FIGURA B.30 - Curva tensão-deformação estimada para o Traço 09– CVR-BC-AC

135

Módulo de elasticidade - Traço 10 - CVR-BC-AM

y = -1E+07x

+ 39289x + 0,1377

= 0,9999

y = -1E+07x

+ 39745x + 0,1683

= 0,9998

y = -1E+07x

+ 40572x + 0,1915

= 0,9998

0,00

1,00

2,00

3,00

4,00

5,00

6,00

7,00

8,00

9,00

10,00

0,00000 0,00005 0,00010 0,00015 0,00020 0,00025 0,00030

Deformação (mm/mm)

Tensão

(MPa)

CP 01 - traço 10

CP 02 - traço 10

CP 03 - traço 10

FIGURA B.31 - Curvas tensão-deformação referentes aos 3 CP’s do Traço 10– CVR-BC-AM

Módulo de elasticidade - Traço 10 - CVR-BC-AM

y = -16046500x

+ 39144x + 0,161

= 0,9998

0,00

5,00

10,00

15,00

20,00

25,00

30,00

35,00

40,00

0,0000 0,0005 0,0010 0,0015 0,0020

Deformação (mm/mm)

Tensão

(MPa)

curva estimada

Polinômio (traço 10 - CVR-BC-AM)

FIGURA B.32 - Curva tensão-deformação estimada para o Traço 10– CVR-BC-AM

136

137

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