Download PDF
ads:
n.º 063
ANÁLISE DA LIGAÇÃO ENTRE O SUBSTRATO DE
CONCRETO ANTIGO E CONCRETO AUTO
ADENSÁVEL COM LANÇAMENTO SUBAQUÁTICO
HENRY SILVÉRIO MENDES
UBERLÂNDIA, 11 DE SETEMBRO DE 2009.
UNIVERSIDADE FEDERAL DE UBERLÂNDIA
DISSERTAÇÃO
DE
MESTRADO
ads:
Livros Grátis
http://www.livrosgratis.com.br
Milhares de livros grátis para download.
UNIVERSIDADE FEDERAL DE UBERLÂNDIA
FACULDADE DE ENGENHARIA CIVIL
Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil
Henry Silvério Mendes
ANÁLISE DA LIGAÇÃO ENTRE O SUBSTRATO DE CONCRETO
ANTIGO E CONCRETO AUTO ADENSÁVEL COM LANÇAMENTO
SUBAQUÁTICO
Dissertação apresentada à Faculdade de Engenharia
Civil da Universidade Federal de Uberlândia como
parte dos requisitos para a obtenção do título de
Mestre em Engenharia Civil.
Área de Concentração: Construção Civil
Orientador: Prof. Dr. Turibio Jose da Silva
UBERLÂNDIA, 11 DE SETEMBRO DE 2009.
ads:
Dados Internacionais de Catalogação na Publicação (CIP)
M538a
Mendes, Henry Silvério, 1973-
Análise de ligação entre o substrato de concreto antigo e concreto auto
adensável com lançamento subaquático / Henry Silvério Mendes. - 2009.
102 f. : il.
Orientador: Turíbio Jose da Silva.
Dissertação (mestrado) –
Pós-Graduação em Engenharia Civil.
Inclui bibliografia.
1. Concreto - Reparos e reconstrução - Teses. I. Silva, Turíbio José da.
II. Universidade Federal de Uberlândia. Programa de Pós-Graduação em
Engenharia Civil. III. Título.
CDU: 624.012.4
Elaborada pelo Sistema de Bibliotecas da UFU / Setor de Catalogação e Classificação
DEDICATÓRIA
Dedico este trabalho aos meus pais, Ailton e Sebastiana,
à minha esposa Adriana e meu filho Pedro Henrique.
AGRADECIMENTOS
Primeiramente a Deus, por ter me dado mais uma vez a oportunidade de lutar por um
objetivo e alcançá-lo, me oferecendo mais forças para a luta maior de minha vida.
Ao meu orientador Prof. Turibio José da Silva, pela paciência e compreensão de cada etapa
deste trabalho devido as minhas limitações. E ainda pelos ensinamentos e ajuda na parte
prática da pesquisa.
Ao amigo e colega de curso, Filipe Todeschini Viero, pelo apoio e grande ajuda no
laboratório.
A amiga Vanessa Elizabeth dos Santos Borges, pela ajuda nas pesquisas bibliográficas e
incentivo constante.
Aos meus pais e esposa, pelo apoio e exemplo de vida, que estiveram ao meu lado desde o
primeiro momento desta etapa de minha vida.
Ao meu filho, que por sua existência me incentivou para realizar este trabalho e servir de
incentivo para ele próprio no futuro.
Ao Laboratório de Engenharia Civil de Furnas, por ter me dado a oportunidade de iniciar o
aprendizado em pesquisas, na pessoa do engenheiro Newton Goulart Graça, pelos
ensinamentos e confiança no meu trabalho.
Ao engenheiro Rubens Bittencourt, pela oportunidade de continuar a pesquisa com
concreto para aplicação subaquática iniciada por Furnas.
Aos colegas de Furnas, pelo apoio e ensinamentos compartilhados, em especial ao
engenheiro e amigo José F. Farage pela paciência e amplos conhecimentos a mim passado
nesta área de pesquisa.
Aos técnicos Wanderly e Veloso, pela grande colaboração na pesquisa em laboratório até
fora de seus horários habituais de serviço.
A Luciana Machado Bastos, pela ajuda nas revisões do texto da dissertação.
Aos colegas do curso de graduação, pela convivência e aprendizado conjunto.
E por fim a Brasmix Engenheiros Associados Ltda pelo apoio material doado para a
pesquisa, em especial ao engenheiro Raniere.
RESUMO
O objetivo deste trabalho é apresentar os resultados do estudo da ligação entre um
substrato e o concreto auto-adensável com lançamento subaquático simulando a realização
de reparos em estruturas de concreto submersas em diversas aplicações. Para tanto foram
utilizadas amostras de concreto “antigo” provenientes de estruturas extraídas da Usina
Hidrelétrica de Itumbiara no estado de Goiás, que foram considerados substratos, o
concreto utilizado no presente trabalho segue os parâmetros de dosagens estabelecidos na
pesquisa concluída em 2003 pelo laboratório de Furnas Centrais Elétricas e foi ajustado
aos materiais (brita e areia) encontrados na região de Uberlândia do Estado de Minas
Gerais.
Os resultados obtidos são provenientes de testemunhos das juntas verticais e horizontais
dos corpos-de-prova prismáticos concretados com substratos e mantidos submersos e
extraídos após um ano, portanto, a hidratação quase completa.
As análises relativas ao processo de lançamento do concreto indicam que é totalmente
viável sua produção para pequenas aplicações. A visibilidade durante a concretagem foi
dificultada pelo aumento de turbidez da água produzida pelo concreto, portanto deve-se
diminuir a presença de um fluxo de água direto no concreto. As análises foram por
comparação entre os resultados dos testemunhos e dos corpos-de-prova. Foi observado um
aumento da resistência em relação direta ao diâmetro do testemunho. Nos testemunhos de
50 mm x 100 mm obteve-se um coeficiente de variação de 9% dando ao concreto uma
variabilidade baixa. Os testemunhos compostos de concreto submerso e substrato de
concreto (com junta inclinada) obtiveram uma resistência com valor 84% em relação os
corpos-de-prova. A resistência à tração por compressão diametral dos testemunhos
correspondeu a 54% do valor de referência. Também pode ser verificada a interface entre
substrato e concreto após a ruptura.
Palavras chave: Concreto auto-adensável, Reparos estruturais, Lançamento subaquático,
Ligação, Aditivo.
MENDES, H. S.
Análise da ligação entre o substrato de concreto antigo e concreto auto
adensável com lançamento subaquático
. Dissertação de Mestrado, Faculdade de
Engenharia Civil, Universidade Federal de Uberlândia, 2009. 86p.
ABSTRACT
The objective of this paper is to present the results of the connection between a substrate
and self-compacting concrete with underwater launch simulating the repairs to concrete
structures submerged in various applications. Therefore, we used samples of "old" concrete
structures extracted from the Power Plant Itumbiara the state of Goiás, which was
considered substrates. The concrete used in this work follows the parameters established
strengths in the research completed in 2003 by the laboratory of Furnas Centrais Elétricas
and has been adjusted to the materials (gravel and sand) found in the city of the Minas
Gerais.
The results are from the sample concrete of vertical and horizontal joints of the body-
specimens prismatic concrete substrates and kept submerged and extracted after a year, so
almost complete hydration.
The analysis relating to the launch of concrete indicate that it is entirely feasible production
for small applications. Visibility during the concreting was hampered by increased
turbidity of the water produced by the concrete, so you must reduce the presence of a direct
flow of water in concrete. The analysis was by comparing the results of the testimonies and
bodies-of-proof. We observed an increase in strength in direct relation to the diameter of
the testimony. In the samples concrete of 50 mm x 100 mm was obtained a coefficient of
variation of 9.00% giving the concrete a low variability. The testimonies of concrete
compounds and submerged concrete substrate (with seal inclined) had a resistance value
84% over the bodies-of-proof. The tensile strength by diametrical compression of the
testimony amounted to 54% of the reference value. Can also check the interface between
substrate concrete and after the break.
Keywords: Self-compacting concrete, Structural repair, Dump through water, Interface,
Admixtures
.
MENDES, H. S.
Analysis of the connection between the substrate of old concrete and
self-compacting concrete casting underwater.
College of Civil Engineering, Federal
University of Uberlândia, 2009. 86p.
SÍMBOLOS E SIGLAS
SÍMBOLOS
Letras romanas
a/c Relação água/cimento
f/c Relação finos/cimento
sp/c Relação superplastificante/cimento
Dmáx Dimensão máxima dos agregados
RB Resistência de bloqueio
SIGLAS
ABNT Associação Brasileira de Normas Técnicas
ACI American Concrete Institute
ASTM American Society for Testing Materials
CAA Concreto Auto-adensável
CADAR Concreto Auto-adensável de alta resistência
CC Concreto Convencional
EFENARC European Federation for Specialist Construction Chemicals
and Concrete Systems
EPUSP Escola Politécnica da Universidade de São Paulo
IPT Instituto de Pesquisas Tecnológicas do Estado de SP
VMA Aditivos Modificadores de Viscosidade
UHE Usina Hidrelétrica
LISTA DE FIGURAS
Figura 1.1 - Stop-log em usina inspecionada na África ...................................................... 14
Figura 1.2 - Detalhe de uma guia para Stop-log .................................................................. 14
Figura 2.1 - Preparação para o ensaio de slump flow .......................................................... 17
Figura 2.2 - Coolocação do concreto no cone de Abrams .................................................. 17
Figura 2.3 - CAA após o ensaio do slump flow ................................................................... 17
Figura 2.4 - L-box com dimensões recomendadas pelo EFNARC ..................................... 19
Figura 2.5 - U-box com dimensões recomendadas pelo EFNARC ..................................... 20
Figura 2.6 - Comparação das dosagens de CC e CAA ........................................................ 22
Figura 2.7 - Slump flow para argamassas ............................................................................ 22
Figura 2.8 - V-funnel para argamassas................................................................................. 22
Figura 2.9 - Diagrama do método de dosagem de Gomes................................................... 24
Figura 2.10 - Dimensões do cone de Marsh ........................................................................ 25
Figura 2.11 - Aparato do mini slump .................................................................................. 26
Figura 2.12 - Modelo de comportamento ............................................................................ 28
Figura 2.13 - Passo-a-passo para dosagem do CAA ........................................................... 29
Figura 3.1 - Pilar exposto à mares ....................................................................................... 34
Figura 3.2 - Pilar com deterioração avançada ..................................................................... 35
Figura 3.3 - Desenho esquemático do simulador (a) e simulador (b).................................. 39
Figura 3.4 - Esquema de concretagem submersa sob pressão ............................................. 40
Figura 3.5 - Preparação da campânula superior: ................................................................. 40
Figura 3.6 - Campânula inferior durante e após a simulação .............................................. 41
Figura 3.7 - Fôrma prismática e placa de concreto.............................................................. 41
Figura 3.8 - Deslocamento do concreto (a) simulador em fôrma prismática (b) ................. 42
Figura 3.9 - Variação de % antidispersante nas dosagens do GR18 ................................... 47
Figura 4.1 - Curva granulométrica da Areia 1 ..................................................................... 51
Figura 4.2 - Curva granulométrica da Areia 2 ..................................................................... 52
Figura 4.3 - Amostras de concretos extraídas da UHE Itumbiara. ...................................... 53
Figura 4.4 - Posição do reparo de concreto submerso ao substrato ..................................... 54
Figura 4.5 - Plano de extração de testemunhos ................................................................... 54
Figura 4.6 - Tanque em acrílico com os moldes posicionados para concretagem .............. 55
Figura 4.7 - Amostras de concreto antes da concretagem (esq.), após concretagem (dir.). 56
Figura 4.8 - Aspecto do concreto e slump flow ................................................................... 56
Figura 4.9 - Amostra de concreto preparada para concretagem da face lisa ....................... 56
Figura 4.10 - Amostras do substrato preparadas para a segunda etapa de concretagem. .... 57
Figura 4.11 - Lançamento do concreto com tubo de 75 mm ............................................... 57
Figura 4.12 – Testemunhos e prisma de concreto ............................................................... 58
Figura 4.13- Identificação dos testemunhos ........................................................................ 59
Figura 4.14 - Testemunho com junta horizontal entre concreto e substrato (C2AM-H) .... 61
Figura 4.15 - Testemunho com junta horizontal entre concretos submersos (C1C2-H) ..... 62
Figura 4.16 - Corpo-de-prova de concreto submerso .......................................................... 62
Figura 5.1 - Testemunho com substrato após o ensaio de compressão ............................... 67
Figura 5.2 - Testemunho com substrato após o ensaio de compressão ............................... 67
Figura 5.3 - Testemunho de concreto submerso com junta fora do plano de aplicação da
força no ensaio de compresão diametral.............................................................................. 71
Figura 5.4 - Análise visual na seção de ruptura de um testemunho após o ensaio da tração
por compressão diametral .................................................................................................... 72
LISTA DE TABELAS
Tabela 2.1 - Limites dos ensaios com o CAA ..................................................................... 18
Tabela 3.1 - Composição do concreto no Terminal Portuário de Sergipe. ......................... 43
Tabela 3.2 - Composição do concreto – UHE Barra Bonita ............................................... 44
Tabela 3.3 - Composição do concreto para lançamento subaquático .................................. 44
Tabela 3.4 - Composição do concreto para lançamento subaquático Farage ...................... 45
Tabela 3.5 - Composição do concreto para lançamento subaquático de Graça 2003 ......... 45
Tabela 3.6 - Grupos de variação dos aditivos ...................................................................... 46
Tabela 3.7 - Ar incorporado ................................................................................................ 46
Tabela 3.8 - Flow para diferentes grupos (cm) .................................................................... 47
Tabela 4.1 - Granulometria do agregado graúdo ................................................................. 50
Tabela 4.2 - Granulometria do agregado miúdo – Areia 1 .................................................. 50
Tabela 4.3 - Granulometria do agregado miúdo – Areia 2 .................................................. 51
Tabela 4.4 - Dosagem de Referência de Furnas .................................................................. 52
Tabela 4.5 - Exemplo da nomeclatura dos testemunhos ..................................................... 58
Tabela 4.6 - Descrição dos códigos usados nos testemunhos.............................................. 59
Tabela 4.7 - Testemunhos extraídos por bloco .................................................................... 60
Tabela 5.1 - Dosagem experimental .................................................................................... 63
Tabela 5.2 - Dosagem de estudo .......................................................................................... 64
Tabela 5.3 - Resistência à compressão dos corpos-de-prova .............................................. 64
Tabela 5.4 - Resistência à compressão dos testemunhos de concreto submerso ................. 65
Tabela 5.5 - Resistência à compressão dos testemunhos de concreto submerso com juntas
............................................................................................................................................. 66
Tabela 5.6 - Aumento da resistência à compressão conforme aumento do diâmetro do
testemunho ........................................................................................................................... 66
Tabela 5.7 - Resistência à compressão dos corpos-de-prova e testemunhos produzidos com
CP V .................................................................................................................................... 68
Tabela 5.8 - Resultados das médias de resistência à compressão em MPa ......................... 68
Tabela 5.9 - Corpos-de-prova e testemunhos de concreto submerso com CP II ................. 70
Tabela 5.10 - Testemunhos de concreto submerso com juntas - CP II ............................... 70
Tabela 5.11 - Corpos-de-prova e testemunhos de concreto submerso com CP V............... 71
Tabela 5.12 - Análise visual na seção de ruptura ................................................................ 72
SUMÁRIO
CAPÍTULO 1 - INTRODUÇÃO ......................................................................................... 12
1.1 IMPORTÂNCIA DO TEMA .................................................................................... 12
1.2 OBJETIVOS .............................................................................................................. 14
1.2.1 Objetivo principal ............................................................................................... 14
1.2.2 Objetivos específicos .......................................................................................... 15
CAPÍTULO 2 - CONCRETO AUTO-ADENSÁVEL ........................................................ 16
2.1 HISTÓRICO E CONCEITOS ................................................................................... 16
2.2 ENSAIOS .................................................................................................................. 18
2.2.1 ESPALHAMENTO (Slump-flow) ..................................................................... 18
2.2.2 CAIXA EM L ..................................................................................................... 18
2.2.3 U-BOX ............................................................................................................... 19
2.3 MÉTODOS DE DOSAGENS ................................................................................... 21
2.3.1 OKAMURA (1993) ............................................................................................ 21
2.3.2 GOMES (2002) .................................................................................................. 23
2.3.3 TUTIKIAN (2004) ............................................................................................. 27
CAPÍTULO 3 - CONCRETO PARA LANÇAMENTO SUBAQUÁTICO ....................... 31
3.1 INTRODUÇÃO ......................................................................................................... 31
3.2 DETERIORAÇÃO DAS ESTRUTURAS DE CONCRETO SUBMERSAS ........... 33
3.2.1 PRINCIPAIS CAUSAS DA DETERIORAÇÃO ............................................... 35
3.3 PROCESSO DE LANÇAMENTO ............................................................................ 38
3.4 SIMULADOR DE LANÇAMENTO ........................................................................ 38
3.4.1 FÔRMA CILÍNDRICA ...................................................................................... 39
3.4.2 FÔRMA PRISMÁTICA ..................................................................................... 41
3.5 DOSAGEM ............................................................................................................... 43
3.5.1 Dosagens Aplicadas ............................................................................................ 43
3.6 ESTUDO DE ADITIVOS ......................................................................................... 46
CAPÍTULO 4 - PROGRAMA EXPERIMENTAL ............................................................. 48
4.1 INTRODUÇÃO ......................................................................................................... 48
4.2 METODOLOGIA ...................................................................................................... 48
4.3 MATERIAIS CONSTITUINTES ............................................................................. 49
4.4 DOSAGEM ............................................................................................................... 52
4.5 PREPARAÇÃO DAS AMOSTRAS ......................................................................... 53
4.6 CONCRETAGEM DAS AMOSTRAS ..................................................................... 55
4.7 EXTRAÇÃO DE TESTEMUNHOS ......................................................................... 58
4.8 ANÁLISE DA INTERFACE .................................................................................... 61
CAPÍTULO 5 - RESULTADOS ......................................................................................... 63
5.1 AJUSTE DA DOSAGEM ......................................................................................... 63
5.2 RESISTÊNCIA À COMPRESSÃO UNIAXIAL ..................................................... 64
5.3 RESISTÊNCIA À TRAÇÃO NA COMPRESSÃO DIAMETRAL ......................... 69
5.4 ANÁLISE VISUAL .................................................................................................. 72
CAPÍTULO 6 - CONCLUSÕES ......................................................................................... 73
6.1 SIMULAÇÃO DE CONCRETAGEM SUBAQUÁTICA ........................................ 73
6.2 RESISTÊNCIA À COMPRESSÃO UNIAXIAL ..................................................... 74
6.3 RESISTÊNCIA À TRAÇÃO NA COMPRESSÃO DIAMETRAL ......................... 75
6.4 SUGESTÕES PARA FUTUROS TRABALHOS ..................................................... 75
REFERÊNCIAS ..................................................................................................................77
Capítulo 1 Introdução
12
CAPÍTULO 1
INTRODUÇÃO
1.1 IMPORTÂNCIA DO TEMA
O Brasil sempre teve um grande destaque no cenário mundial relativo à construção de
barragens e grande parte de sua produção de energia é proveniente de usinas hidrelétricas.
Como qualquer outra estrutura de concreto, a barragem, depois de um período de vida,
necessita de reparos. Desta forma, é crescente a necessidade da utilização de concretos
para aplicação subaquática, principalmente para reparos das estruturas nas usinas
hidrelétricas em operação, como no caso da UHE Guri na Venezuela, a qual possui
profundidade de até 90 m (GRAÇA et al., 2003b). Este caso e outros têm motivado a
realização de estudos cada vez mais específicos com concretagens subaquáticas.
Além das barragens, outros tipos de estruturas necessitam de reparos subaquáticos. Para a
recuperação dos pilares da ponte do rio Tietê em SP, a empresa Falcão Bauer realizou um
estudo para concretagem subaquática, indicando a necessidade de estudos com aditivos de
ação coesiva (“antiwashout”), superplastificantes e incorporadores de ar.
Em estudo realizado para reparos em estruturas submersas Khayat et al. (1993), realizaram
testes com concreto auto-adensável (sem aditivo de ação coesiva e slump flow entre 279 e
711 mm) e concreto subaquático (com aditivos coesivos e slump flow entre 51 e 457 mm).
O concreto auto-adensável supriu as necessidades de aderência ao substrato e resistência,
mas houve uma significativa perda com a lixiviação do concreto em cerca de 10% da sua
massa inicial, e redução na qualidade do concreto conforme alcançava maiores
profundidades, enquanto que no concreto subaquático não foi observada perda
significativa, mas ficou limitado a pequenas profundidades.
Capítulo 1 Introdução
13
A estabilidade requerida pelo concreto fresco para lançamento subaquático depende de
suas propriedades reológicas e condições de lançamento. Com o aumento da consistência
do concreto, para a realização de concretagens em locais mais restritos e estreitos, o que
assegura sua ocupação total nas fôrmas e em torno dos reparos em determinadas estruturas,
aumenta-se o risco de segregação (KHAYAT; GUIZANI, 1997).
Com a combinação de aditivos antidispersante e superplastificante, Khayat e Yahia
(1997)conseguiram uma melhoria na plasticidade do concreto, sendo esta combinação o
ponto de equilíbrio entre plasticidade e resistência mecânica a ser obtido.
No lançamento de concreto subaquático, o primeiro concreto a ser lançado, normalmente,
protege os demais em relação à água, mas não é uma regra geral, dependendo para isto das
características dos mesmos quando frescos e da composição granulométrica (GRAÇA et
al., 2003b). Após vários estudos de dosagens para minimização do problema de lavagem
do concreto devido à penetração da água, concluiu-se que seria necessário o
desenvolvimento de aditivos químicos que promovessem um aumento da coesão do
concreto para que uma menor quantidade de água fosse incorporada ao mesmo, quando do
lançamento submerso.
No primeiro estudo relacionado ao concreto subaquático no Laboratório de Concreto de
Furnas, em setembro de 1999, (GRAÇA et al., 2003b) definiu-se a utilização de aditivos de
ação coesiva para concretagens submetidas a pressões de água equivalentes a 0,9 MPa, nas
quais o concreto sem aditivos de ação coesiva apresentou uma grande segregação do
material fino, responsável pela quebra dos testemunhos na extração, fato não observado
nos concretos com aditivos coesivos.
Após testes realizados na UHE Funil, foram executadas concretagens de reparo nas guias
dos stop-logs da UHE Porto Colômbia a uma profundidade de até 20 m. Aproveitando a
estrutura e as condições favoráveis, foram realizados estudos complementares até a
profundidade de 30 metros com um dispositivo diferente do utilizado nos reparos, com
obtenção de resultados satisfatórios, o que evidencia a necessidade de estudos específicos
complementares para concretagens com profundidades superiores a 30 m. Esses estudos
foram realizados por Furnas e serão detalhados no Capítulo 3. Na Figura 1.1 e Figura 1.2
são apresentadas uma stop-log e o detalhe de sua guia.
Capítulo 1 Introdução
14
Figura 1.1 - Stop-log em usina inspecionada na África
(fonte: http://www.nectonsub.com.br, 2007)
Figura 1.2 - Detalhe de uma guia para Stop-log
(fonte: www.vicarelectric.com, 2007)
1.2 OBJETIVOS
1.2.1 Objetivo principal
O objetivo principal deste trabalho foi a caracterização mecânica e análise visual da
interface do substrato (concreto “antigo”) com o concreto para aplicação subaquática.
Capítulo 1 Introdução
15
1.2.2 Objetivos específicos
De acordo com o objetivo principal foram definidos os seguintes objetivos específicos:
• Adequar a dosagem de concreto a ser produzido com materiais da região de
Uberlândia com as dosagens pré-determinadas nas literaturas pesquisadas;
• Avaliar o comportamento do aditivo antidispersante com a finalidade de impedir a
lavagem do concreto e manter a fluidez e a viscosidade adequadas durante o lançamento;
• Comparar a ação do cimento CP V com o cimento utilizado na pesquisa, CP II-F,
tanto no estado fresco como no endurecido.
Capítulo 2 Concreto Auto-adensável
16
CAPÍTULO 2
CONCRETO AUTO-ADENSÁVEL
2.1 HISTÓRICO E CONCEITOS
O concreto auto-adensável (CAA) foi desenvolvido na Universidade de Tóquio entre 1986
e 1988, devido à necessidade de manter a durabilidade e qualidade nas construções
japonesas frente à sensível queda na quantidade de mão-de-obra qualificada (OKAMURA;
OUCHI, 2003).
O CAA possui como principal característica a capacidade de preencher todos os vazios de
uma fôrma, sem que ocorra segregação através de peso próprio, ou seja, com ausência total
de vibração mecânica ou manual (OKAMURA; OUCHI, 2003). Esta característica foi
fundamental para definição do tipo de concreto para lançamentos subaquáticos, mas a sua
durabilidade e resistência à compressão uniaxial também são características importantes
(GRAÇA et al., 2003b).
O mecanismo de auto-compactação está ligado diretamente com a fluidez da pasta de
cimento e a argamassa, enquanto que a resistência a segregação da argamassa com o
agregado graúdo relaciona-se à presença de obstáculos, como por exemplo uma viga com
alta taxa de armadura. Estes são os principais parâmetros na definição da dosagem do
CAA, definindo uma alta deformabilidade, moderada coesão e viscosidade adequada
(GOMES et al., 2008).
Segundo Gomes et al., (2008), os ensaios mais comuns para analisar estas propriedades
são: o teste de espalhamento, com o cone de Abrams (slump flow); o do Funil-V, o da
caixa-L e o teste tipo U. O slump flow é o mais utilizado, sendo, na maioria das vezes o
único utilizado, seu uso representa um erro quando o concreto em seu lançamento
Capítulo 2 Concreto Auto-adensável
17
necessitar ultrapassar obstáculos. A Figura 2.1 e Figura 2.2 mostram a preparação do
ensaio de slump flow e a Figura 2.3 o CAA após o ensaio.
Figura 2.1 - Preparação para o ensaio de slump flow
(fonte: RAVINDRA et al., 2004)
Figura 2.2 - Coolocação do concreto no cone de Abrams
(fonte: RAVINDRA et al., 2004)
Figura 2.3 - CAA após o ensaio do slump flow
(fonte: TUTIKIAN, 2004)
Capítulo 2 Concreto Auto-adensável
18
A Tabela 2.1 apresenta os principais ensaios praticados e seus respectivos limites para a
definição da auto-compactabilidade do concreto.
Tabela 2.1 - Limites dos ensaios com o CAA
Propriedades Ensaios Parâmetros Faixa ideal
Capacidade de
preenchimento
Teste de
espalhamento
D
F
60 a 80 cm
T
50
2 a 7 s
Funil-V T
V
3 a 15 s
Capacidade de
passagem
Caixa-L
TL20 ≤ 2 s
TL40 ≤ 4 s
RB = H2 / H1 0,80 a 0,85
Estabilidade à
segregação
Tubo-U RS = M1 / M2 ≥ 0,90
T
V
em 5
segundos
Segregação > 3 s
(fonte: EFENARC, 2005; GOMES, 2002; RAVINDRA et al., 2004)
2.2 ENSAIOS
2.2.1 ESPALHAMENTO (Slump-flow)
Segundo Ravindra et al. (2004), o slump flow foi adotado no Japão em 1990 como norma
(JSCE-F503) e recomendado pelo EFNARC (European Federation for Specialist
Construction Chemicals and Concrete Systems) em 2005. O objetivo deste ensaio é medir
quantitativamente a capacidade de fluir do concreto (D
F
, diâmetro final de espalhamento)
sobre efeitos de seu peso próprio e, qualitativamente, a segregação com uma análise visual
do concreto. O concreto ao se espalhar tende a segregar-se concentrando o agregado
graúdo no centro e a presença de pasta e calda de cimento em todo o perímetro da amostra.
O tempo para que o concreto atinja um diâmetro de 500 mm é definido pelo tempo de
escoamento (T
50
), e seus valores devem estar no limite apresentado na Tabela 2.1. Esse
tempo de escoamento (T
50
) está diretamente relacionado com a viscosidade do concreto,
enquanto que o D
F
com a tensão de escoamento (SEDRAN; DE LARRARD, 1999).
2.2.2 CAIXA EM L
No ensaio com a caixa em L define-se a capacidade do CAA em ultrapassar obstáculos,
mais precisamente barras de aço e foi recomendado pelo EFNARC em 2005. É um aparato
bastante conhecido no meio técnico e permite determinar valores que qualificam a
Capítulo 2 Concreto Auto-adensável
19
dificuldade de ultrapassar obstáculos e a fluidez. As primeiras aplicações deste tipo de
ensaios foram feitas em 1996 por Petersson (RAVINDRA et al., 2004).
O aparato conforme representado na Figura 2.4, consiste em uma caixa em L com um
depósito vertical e um canal horizontal. Entre essas duas partes existe uma comporta e em
seguida, barras de aço com uma distribuição pré-determinada. Essa distribuição e o tipo de
barras são definidas pela dimensão máxima do agregado (Dmáx) e pelas condições reais
onde o concreto será aplicado. A distância entre as barras são normalmente de três vezes o
diâmetro do agregado graúdo (GOMES, 2002).
Figura 2.4 - L-box com dimensões recomendadas pelo EFNARC
(fonte: EFNARC, 2005)
Liberando o concreto contido no depósito vertical, deve-se medir o tempo para que o
concreto percorra a distância pré-determinada e as alturas H
1
e H
2
nas extremidades com a
massa já em repouso. A razão H
2
/H
1
define o coeficiente RB (resistência de bloqueio), que
deverá ser superior a 0,80 (EFNARC, 2005; GOMES, 2002). Valores abaixo de 0,80
somente podem ser aceitos pelas particularidades de cada aplicação do CAA.
2.2.3 U-BOX
Segundo Ravindra et al., (2004) este ensaio foi proposto por Hayakawa et al., em 1993, e
tem a finalidade principal de avaliar a capacidade do CAA em ultrapassar aberturas
estreitas e a facilidade para ocupar toda a fôrma utilizando apenas seu peso próprio.
200
15
0
H2
8
00
0
–
400
0
–
200
6
00
H1
200
10
Unidades em mm
3 barras com o12
0
Capítulo 2 Concreto Auto-adensável
20
Este aparato consiste em um recipiente dividido em três partes, sendo duas verticais e outra
horizontal, o que forma uma peça única no formato de um “U”, conforme a Figura 2.5. Na
horizontal colocam-se as barras de aço, de acordo com a situação real a qual o CAA será
aplicado (RAVINDRA et. al., 2004 apud SKARENDAHL; PETERSSON, 2000).
Querendo simplesmente analisar o concreto, EFNARC (2005) e Uomoto e Ozawa (1999),
recomendam utilizar três barras de 13 mm de diâmetro separadas por 35 mm. Outra opção
seria utilizar cinco barras de 10 mm de diâmetro mantendo os 35 mm entre as barras, o que
é recomendado para peças de concreto com taxas de armaduras superiores 350 kg/m
3
,
conforme as normas japonesas (RAVINDRA et. al., 2004 apud SKARENDAHL;
PETERSSON, 2000).
Figura 2.5 - U-box com dimensões recomendadas pelo EFNARC
(fonte: EFNARC, 2005)
Uma das partes verticais servirá de depósito de CAA, que será liberado para fluir pela parte
horizontal com as barras de aço. Esta parte horizontal deve ter um lado construído com
uma chapa de acrílico, para a análise final do CAA lançado.
Capítulo 2 Concreto Auto-adensável
21
A análise consiste em observar a presença de segregação. Na outra parte vertical deve-se
medir a altura final que o CAA atingiu H
2
e a razão entre a altura da parte de depósito H
1
e
H
2
define o coeficiente de bloqueio, conforme a equação abaixo:
Observando ainda que o tempo do início do escoamento tenha que ser superior a 3 s e o
CAA tem que estabilizar em no máximo 5 minutos.
2.3 MÉTODOS DE DOSAGENS
2.3.1 OKAMURA (1993)
Em 1995 com a diminuição da quantidade de mão-de-obra qualificada na construção civil
e a necessidade de produzir estruturas de concreto com maior durabilidade, Okamura
desenvolveu um método de dosagem baseado em seus estudos iniciados em 1986
(OKAMURA; OUCHI, 2003).
Neste método ele fixa a quantidade de agregado graúdo em 50% do volume total de sólidos
da mistura e a quantidade de agregado miúdo em 40% do volume da argamassa.
Na Figura 2.6 estão ilustradas as composições da dosagem de um concreto convencional
(CC) em comparação a um CAA sugerido por Okamura em 1988 (OKAMURA; OUCHI,
2003). Nota-se que a diferença entre ambas está no volume de finos (cinza volante, sílica
ativa, metacaulin, fíler e outros).
Capítulo 2 Concreto Auto-adensável
22
Figura 2.6 - Comparação das dosagens de CC e CAA
(fonte: OKAMURA; OUCHI, 2003)
O ajuste da dosagem é realizado em dois parâmetros: na quantidade de superplastificante e
nas baixas relações água/finos. A relação água/finos é dada em volume e assume valores
entre 0,9 a 1,0 dependendo das características dos agregados, enquanto a dosagem de
superplastificante é obtida através de tentativas até alcançar as propriedades do concreto
fresco pretendidas (OKAMURA; OUCHI, 2003).
Para controle deste método de dosagem, Okamura sugere a aplicação dos ensaios U-box,
V-funnel e slump flow para verificar se o concreto da estrutura a ser concretada é auto-
adensável. Os ensaios de slump flow e V-funnel em escala reduzida, mostrados na Figura
2.7 e Figura 2.8 respectivamente, devem ser repetidos caso a mistura necessite de
correções.
Figura 2.7 - Slump flow para argamassas
(fonte: OKAMURA; UCHI, 2003)
Figura 2.8 - V-funnel para argamassas
(fonte: OKAMURA; OUCHI, 2003)
Capítulo 2 Concreto Auto-adensável
23
2.3.2 GOMES (2002)
Na atual demanda do mercado da construção, onde os cronogramas das obras são apertados
e a mão-de-obra de qualidade é escassa, as exigências das normas são mais rigorosas em
virtude de mais segurança e melhor qualidade das estruturas de concreto. Tendo em vista
ainda a busca em construir edifícios maiores com menor peso-próprio, Gomes em 2002
propôs um método de dosagem para o CAA de alta resistência, denominado de CADAR,
que pode suprir a maioria ou todas as necessidades citadas.
Este método consiste na divisão e otimização da composição da pasta e do esqueleto
granular dos agregados e fixa uma resistência 50 MPa aos 7 dias para que o CAA seja
considerado de alta resistência. As definições relacionadas ao concreto de alta resistência
são baseadas nas pesquisas anteriores realizadas por De Larrard em 1992 e Toralles-
Carbonari et al., em 1996 (GOMES, 2002). Gomes também define os seguintes parâmetros
como necessários:
• Otimizar as relações superplastificante/cimento (sp/c) e finos/cimento (f/c) para
que o CAA tenha maior fluidez possível e boa coesão;
• Determinar um esqueleto granular com menor vazio possível;
• Determinar uma pasta que atenda aos requisitos de CAA no estado fresco, como
capacidade de preenchimento das fôrmas, capacidade de passar obstáculos, resistência à
segregação e resistência à compressão no estado endurecido.
Quanto ao esqueleto granular, para ser considerado adequado é necessário que se atinja a
maior densidade seca sem compactação numa relação entre o agregado miúdo e o agregado
graúdo e menor índice de vazios possível (GOMES, 2002).
A Figura 2.9 descreve o diagrama do método de dosagem proposto por Gomes para a
produção do CADAR.
Capítulo 2 Concreto Auto-adensável
24
Figura 2.9 - Diagrama do método de dosagem de Gomes
(fonte: LISBOA, 2004)
Capítulo 2 Concreto Auto-adensável
25
A composição da pasta é feita com cimento, água, superplastificante, pozolanas e filer
(material inerte), a relação a/c é fixada entre 0,35 e 0,40, conforme resistência e
durabilidade desejada. A relação sf/c (sílica ativa/cimento) é fixa em 0,1 em relação a
massa do cimento, enquanto que as relações sp/c e f/c são determinadas em relação às
propriedades do concreto no estado fresco.
Para definição do ponto de saturação do superplastificante (sp/c) e a quantidade de finos
(f/c), Gomes sugere dois tipos de ensaio, o teste com o cone de Marsh, ilustrado na Figura
2.10, e o mini slump, ilustrado na Figura 2.11. O ponto de saturação é aquele onde um
acréscimo de aditivo não representa nenhuma melhoria na fluidez do concreto (GOMES,
2002).
Figura 2.10 - Dimensões do cone de Marsh
(fonte: GOMES, 2002)
Capítulo 2 Concreto Auto-adensável
26
Gomes definiu seu estudo para determinação do ponto de saturação com valores obtidos
em ensaios com a pasta de cimento, onde a abertura do diâmetro do cone de Marsh é de 8
mm. O procedimento segue orientações da EN 445 (Norma Européia – Grautes para
bainhas de protendidos. Métodos de Ensaio, 1996) e consiste em determinar o tempo em
que 500 ml de pasta percorre o funil a partir dos 1000 ml iniciais no ensaio (GOMES,
2002).
O ensaio com o mini slump consiste em se obter dois valores, o diâmetro final e o tempo
em que a pasta leva para atingir 115 mm de diâmetro, denominado T
115
. Com as relações
de superplastificante determinadas anteriormente para percentagens de finos diferentes, a
que tiver valores de diâmetro igual a 180 ± 10 mm e T
115
entre 2 e 3,5 segundos será a
relação escolhida de f/c e sp/s (GOMES, 2002).
Figura 2.11 - Aparato do mini slump
(fonte: GOMES, 2002)
Capítulo 2 Concreto Auto-adensável
27
O quarto parâmetro a se determinar é o volume de pasta, cujo valor mínimo é o volume do
índice de vazios determinado na formação do esqueleto granular descrito anteriormente e o
valor desejado é aquele onde o concreto preencha toda a fôrma e ultrapasse todos os
obstáculos (armaduras de aços, embutidos, etc.) contidos na(s) peça(s) a ser concretada(s).
2.3.3 TUTIKIAN (2004)
O objetivo principal do método proposto por Tutikian, baseado no método IPT/EPUSP
para concretos convencionais, é desenvolver um método de dosagem que atenda aos
requisitos necessários para a produção do CAA em qualquer região do Brasil, ou seja,
independente do local da obra, utilizar os materiais disponíveis na região e no caso mais
extremo trazer de fora um dos componentes necessários (TUTIKIAN, 2004).
Juntamente com esse objetivo vem a tentativa de proporcionar a todos os construtores uma
alternativa na hora de decidir qual concreto utilizar em sua obra.
Outra opção na escolha do concreto a ser utilizado está na opção de estudo da composição
da argamassa rica em finos. A possibilidade de utilização de resíduos de diversas
indústrias, como os pozolânicos (cinza de casca de arroz, sílica ativa, metacaulim, escória
alto forno e outros), ou não pozolânicos (cerâmica moída, fíler calcário e outros) desde que
tenham uma área superficial maior do que a dos elementos que estão substituindo
(TUTIKIAN, 2004).
O método IPT/EPUSP consiste em montar um modelo de comportamento conforme a
Figura 2.12.
Através da trabalhabilidade determina a relação a/c, a quantidade de agregado (m), o
consumo de cimento por m
3
de concreto e a resistência do concreto.
Capítulo 2 Concreto Auto-adensável
28
Figura 2.12 - Modelo de comportamento
(fonte: TUTIKIAN, 2004)
O método do IPT/EPUSP leva em consideração no estudo de dosagem quatro materiais:
cimento, água, agregado miúdo e agregado graúdo. A determinação da quantidade certa é a
maior dificuldade na montagem do modelo de comportamento (HELENE; TERZIAN,
1992) e quando este método é estendido para o CAA são adicionados mais dois
componentes: finos e aditivos (TUTIKIAN, 2004). A Figura 2.13 mostra um resumo das
etapas para a montagem de uma dosagem de CAA sugerida por Tutikian (2004).
Capítulo 2 Concreto Auto-adensável
29
Figura 2.13 - Passo-a-passo para dosagem do CAA
(fonte: TUTIKIAN, 2004)
Segundo Tutikian (2004), na escolha do agregado graúdo deve-se limitar a Dmáx a 20 mm
e no máximo a um terço do espaçamento das barras de aço da estrutura a ser concretada
com CAA. Em modo geral deve-se optar por materiais abundantes na região e é vantajoso
que o responsável pela dosagem já tenha um conhecimento de dosagens anteriores.
Na definição do teor de argamassa, determinado pela equação abaixo e apresentada pelo
método IPT/EPUSP, deve optar-se pelo volume que preencha os vazios deixados pelo
agregado graúdo para que o CAA seja viável economicamente e diminua as chances de
manifestações patológicas. Nesta etapa não se faz uso de aditivos.
Capítulo 2 Concreto Auto-adensável
30
onde:
α = teor de argamassa seca, deve ser constante para uma situação, em kg/kg;
a = relação agregado miúdo seco / cimento em massa, em kg/kg;
m = relação agregados secos / cimento em massa, em kg/kg.
Em seguida são executados os três traços básicos para determinação do diagrama de
dosagem (Figura 2.12), o rico, o intermediário e o pobre. Com o diagrama montado o
próximo objetivo é determinar o teor ideal de aditivo em relação a massa de cimento. Este
valor é definido visualmente até que o concreto esteja bem fluido sem levar em conta a
segregação do concreto.
Tutikian recomenda iniciar os estudos com teor de aditivo de 0,30%, e posteriormente a
adição de finos. Quando os finos são pozolânicos, eles substituem o cimento no caso
contrário substituem o agregado miúdo. Este fato é devido aos componentes pozolânicos
reagirem com o Ca(OH)
2
composto químico lixiviável proveniente da hidratação do
cimento, melhorando a durabilidade do concreto (TUTIKIAN, 2004).
O ponto ideal da adição de finos é definido nos ensaios de trabalhabilidade (descritos na
seção 2.2 - Ensaios). A coesão do concreto deve ser definida também pela adição de finos,
quando não for possível deve-se utilizar aditivos modificadores de viscosidade (VMA),
mas deve ser evitado o uso dos VMA, pois influi diretamente na viabilidade econômica do
CAA.
Capítulo 3 Concreto para Lançamento Subaquático
31
CAPÍTULO 3
CONCRETO PARA LANÇAMENTO
SUBAQUÁTICO
3.1 INTRODUÇÃO
Considerando a necessidade cada vez maior da utilização de concretos para aplicação
subaquática, principalmente para reparos das estruturas, , e esses reparos serem realizados
em alguns casos em uma profundidade superior a 30 m, , tem sido realizadas pesquisas
cada vez mais específicas com concretagens subaquáticas, em vez de utilizar somente os
conhecimentos de profissionais com experiência na área.
Em estudo realizado, pela empresa Falcão Bauer, para recuperação dos pilares da ponte do
rio Tietê com concretagem subaquática, foi determinado um slump flow para o concreto
subaquático na faixa de 525 mm, indicando a necessidade de estudos com aditivos de ação
coesiva (antiwashout), superplastificantes e incorporadores de ar (BAUER et. al., 1997).
Para Khayat (1996) em estudo publicado no ACI Materials Journal, concretos com aditivos
de ação coesiva e relações a/c situada abaixo de 0,45 provocam formação de grandes poros
capilares e partículas não hidratadas de cimento, causando perdas de resistência à
compressão uniaxial e de resistência à flexão, sendo a relação a/c ideal entre 0,45 e 0,60.
Em caso de reparos de pequeno porte, deve-se utilizar uma tremonha com posição
inclinada (KHAYAT et al., 1993a) o que reduz a velocidade de lançamento, diminuindo a
possibilidade de segregação do concreto.
Capítulo 3 Concreto para Lançamento Subaquático
32
Em um estudo realizado para reparos em estruturas submersas (KHAYAT et al., 1993)
foram realizados testes com concreto auto-adensável (slump flow entre 279 e 711 mm) e
concreto subaquático (com aditivos coesivos e slump flow entre 51 e 457 mm). O concreto
auto-adensável supriu as necessidades, mas houve uma significativa perda com a lixiviação
do concreto em cerca de 10% em relação à sua massa inicial e uma redução na qualidade
do concreto conforme alcançava maiores profundidades, enquanto que no concreto
subaquático não foi observada perda significativa, mas ficou limitado a pequenas
profundidades.
A utilização dos aditivos antidispersantes, segundo Khayat (1995), além de aumentar a
resistência à lixiviação (a redução é da ordem de 9% para 0,5%) traz benefícios às
propriedades mecânicas do concreto, elimina a exsudação e reduz o risco de segregação e
sedimentação, fato também observado na aplicação de concreto subaquático nos reparos da
eclusa do rio St. Lambert no Canadá (KHAYAT; GAUDREULT, 1997).
A estabilidade requerida pelo concreto fresco para lançamento subaquático depende de
suas propriedades reológicas e condições de lançamento. A realização de concretagens em
locais mais restritos e estreitos exige um concreto com uma maior consistência,
assegurando sua ocupação total nas formas e em torno dos reparos em determinadas
estruturas. Esse concreto mais consistente tende a segregar-se, ou seja, uma separação da
argamassa com o agregado graúdo (KHAYAT; GUIZANI, 1997).
Com a combinação de aditivo antidispersante e superplastificante, Khayat e Yahia (1997)
conseguiram uma melhoria na plasticidade do concreto. Esta combinação resulta em um
ponto de equilíbrio entre plasticidade e resistência a serem obtidas.
Na construção do Terminal Portuário de Sergipe, os Engenheiros Walton Pacelli de
Andrade (Furnas Centrais Elétricas S.A.) e Marcus Felipe de A. Fernandes (Construtora
Norberto Odebrecht S.A), buscando solução para o fluxo exagerado de água na superfície
do concreto dos tubulões e partindo da afirmação de Gerwick (ANDRADE;
FERNANDES, 1990) de que para lançamento de concreto subaquático o primeiro concreto
a ser lançado protege os demais em relação à água, chegaram à conclusão de que esta
afirmação não é válida para todo tipo de concreto, pois esta propriedade depende das
características dos mesmos quando frescos (ANDRADE; FERNANDES, 1990).
Capítulo 3 Concreto para Lançamento Subaquático
33
No trabalho de Graça et al., (2003b), após vários estudos de dosagens para minimização do
problema de lavagem do concreto, conseguiu-se uma diminuição significativa da água de
mistura na dosagem, ficando comprovado a necessidade de utilização de aditivos químicos
que garantam um aumento de coesão ao concreto.
Segundo Graça et al., (2003b), a utilização de aditivos de ação coesiva para concretagens
submetidas a pressões de água equivalente a 9 kgf/cm² é fundamental e sua eficácia foi
observada na extração de testemunhos, onde o CAA de referência apresentou uma grande
segregação do material fino e conseqüente quebra dos testemunhos, fato não observado nos
concretos com aditivos coesivos.
Na recuperação das guias de stop-logs da UHE Porto Colômbia, realizada por Furnas em
2000, considerando a plasticidade, a aderência e a resistência à compressão uniaxial como
propriedades fundamentais, chegou-se à conclusão que o concreto com relação 1:3
(cimento:agregado) e relação a/c de 0,517 é eficiente para profundidades de até 20 m
(GRAÇA et al., 2003b).
Posteriormente, com o intuito de conhecer melhor este tipo de concreto, Furnas realizou
testes com esta mesma dosagem na UHE Funil, mas na profundidade de 30 m, onde o
concreto produziu resultado satisfatório, mas com aumento da lixiviação de sua massa,
evidenciando a necessidade de estudos posteriores para realizações de concretagens com
profundidades superiores a 30 m.
3.2 DETERIORAÇÃO DAS ESTRUTURAS DE CONCRETO
SUBMERSAS
Segundo ACI Guide 546 (2006), a deterioração das estruturas de concreto submersas
ocorre normalmente devido às condições ambientais agressivas, e os reparos nessas
estruturas demandam concretos especiais compostos de materiais específicos que atribuem
características de boa plasticidade e coesão para manter o concreto com boa
trabalhabilidade e evitando a sua lixiviação. Sistemas especiais de lançamento e
profissionais experientes são primordiais para o sucesso da execução dos reparos. Na
Figura 3.1 é apresentado um pilar exposto à marés com deterioração avançada.
Capítulo 3 Concreto para Lançamento Subaquático
34
Figura 3.1 - Pilar exposto à mares
(fonte: ACI Guide 546)
O ACI Guide 546 faz as seguintes recomendações iniciais para que o reparo seja executado
com sucesso aumentando ao máximo a vida útil da estrutura sem a necessidade de novas
intervenções:
• Avaliar detalhadamente a situação atual da estrutura;
• Coletar dados da concretagem da estrutura;
• Histórico de avaliações e reparos anteriores;
• Determinar a causa da deterioração.
Na Figura 3.2 podemos observar um pilar com a armadura totalmente exposta devido ao
desgaste erosivo do concreto.
Capítulo 3 Concreto para Lançamento Subaquático
35
Figura 3.2 - Pilar com deterioração avançada
(fonte: ACI Guide 546)
3.2.1 PRINCIPAIS CAUSAS DA DETERIORAÇÃO
3.2.1.1 DETERIORAÇÃO QUÍMICA
Os organismos marinhos conhecidos como pholads presentes em águas marinhas quentes
como no golfo Pérsico, aderem ao concreto e quando conseguem penetrar atacam as rochas
calcárias dissolvendo as mesmas, esta deterioração ocorre até em concretos densos
considerados impermeáveis (ACI Guide 546, 2006).
Em águas contaminadas por ácidos normalmente provenientes de resíduos químicos de
indústrias, provocam no concreto uma deterioração proveniente da reação do ácido com a
Capítulo 3 Concreto para Lançamento Subaquático
36
pasta de cimento Portland, diminuindo a alcalinidade no concreto e desiquilibrando seus
produtos de hidratação (MEHTA E MONTEIRO, 2008).
Outro ataque devido a substancias dissolvidas na água é o por sulfetos, formados por
magnésio, potássio, cálcio ou sódio. O ataque ocorre na reação entre os íons do sulfeto e o
cimento Portland formando compostos sólidos, que provocam a expansão do concreto
aumentando a pressão interna. Formando no concreto um fenômeno conhecido como
lascamento (ACI Guide 546, 2006).
O ataque por íons de magnésio ocorre pela reação deste íon com o silicato de cálcio
hidratado, substituindo o cálcio pelo íon de magnésio diminuindo as propriedades do
cimento Portland (ACI Guide 546, 2006).
O fenômeno conhecido como água-mole ou seja, água com pouca concentração de
minerais, pode filtrar o cálcio presente na pasta de cimento ou no agregado. É comum em
águas com correntes pequenas onde nunca é alcançado o equilíbrio químico (ACI Guide
546, 2006).
A reação entre agregados com sílica em sua constituição mineralógica, com os álcalis do
cimento na presença de água gera produtos sólidos que numa fase inicial ocupa os vazios
no concreto e em uma segunda fase, esses produtos ocasionam uma pressão interna e
conseqüentemente fissuras no concreto devido ao aumento de volume (ACI Guide 546,
2006).
A corrosão do aço dentro das estruturas de concreto é o fenômeno causado pela
permeabilidade, quando a água entra em contato com o aço na presença de oxigênio e uma
diferença de potencial (ddp) formando as células de corrosão (MEHTA e MONTEIRO,
2008). Nas usinas hidrelétricas as guias que direciona a comporta em sua abertura e
fechamento são feitas de aço e presas ao concreto produzindo uma interface que com o
passar do tempo devido aos esforços mecânicos produzidos pela movimentação da
comporta aumentam sua permeabilidade iniciando ou acelerando o processo de corrosão
(GRAÇA et al., 2003b).
3.2.1.2 DETERIORAÇÃO MECÂNICA
Em rios e mares onde existe o trânsito de embarcações de médio e grande porte em uma
eventual colisão dessas embarcações com uma estrutura de concreto, normalmente um
pilar ou um píer de um porto, pode resultar em rachaduras na estrutura de concreto
Capítulo 3 Concreto para Lançamento Subaquático
37
iniciando ou acelerando os ataques por agentes biológicos e químicos. Essas rachaduras
também podem ocorrer devido a recalques de fundação ou eventos sísmicos (ACI Guide
546, 2006).
EROSÃO
Segundo Mehta e Monteiro (2008) é o desgaste superficial da estrutura de concreto
causado pela suspensão de sólidas (areia, rochas e detritos) na água, principalmente em
galerias de esgoto. Em climas frios o gelo é o principal agente de erosão (ACI GUIDE 546,
2006). Para Neville (1994) a qualidade do concreto para resistir a erosão é determinada
pelo ensaio de resistência à compressão e pela composição da mistura, onde concretos com
agregados maiores são mais resistentes a erosão para o mesmo consumo de cimento.
CAVITAÇÃO
A cavitação ocorre em fluxos de água não lineares a velocidades acima de 12 m/s e 7m/s
em condutos fechados (METHA; MONTEIRO, 2008). O fenômeno é devido à implosão de
pequenas bolhas em contato com a superfície da estrutura de concreto, essas bolhas são
formadas pela variação de pressão no movimento da água. Em um primeiro momento a
superfície do concreto se torna áspera e como o fenômeno é cíclico a deterioração vai se
tornando cada vez mais severa (ACI GUIDE 546, 2006).
Segundo Neville (1994), estruturas sujeitas a cavitação teem que serem construídas com
concretos de alta resistência e com fôrmas absorventes, que retiram pequenas quantidades
da água de amassamento reduzindo a relação água/cimento tornando a superfície da
estrutura mais resistente.
CONGELAMENTO E DESCONGELAMENTO
Segundo Neville (1994), as causas de deterioração do concreto endurecido pela ação do
congelamento podem ser relacionadas à complexa microestrutura do material; mas também
às condições específicas do ambiente. Assim, um concreto que é resistente ao
congelamento, sobre uma certa condição gelo-degelo, pode ser destruído sob uma condição
diferente.
As estruturas mais afetadas com esse fenômeno são: pavimentos de concreto, muros de
arrimo, tabuleiro de pontes e dormentes de ferrovias. O maior dano é a fissuração e
destacamento do concreto causado pela expansão progressiva da matriz da pasta de
cimento por repetidos ciclos gelo-degelo. Lajes de concreto expostas ao congelamento e
Capítulo 3 Concreto para Lançamento Subaquático
38
degelo na presença de umidade e produtos químicos para degelo são suscetíveis a
descascamento (MEHTA; MONTEIRO, 2008).
A incorporação de ar tem provado ser uma maneira efetiva de reduzir o risco de danos ao
concreto pela ação do congelamento (NEVILLE, 1994).
3.3 PROCESSO DE LANÇAMENTO
Segundo Khayat et al., (1993), a maior preocupação no lançamento é manter o fluxo de
concreto contínuo para evitar a segregação e formação de camadas no próprio concreto
criando uma estrutura não monolítica. Salles (1996) também faz o alerta para o fluxo de
lançamento contínuo e relata que para consegui-lo é fundamental produzir o concreto no
local de lançamento, além de um dispositivo para depósito do concreto. A ponta do tubo de
lançamento (tremonha) deve estar sempre imersa no concreto (FARAGE, 2000b).
O processo de lançamento para concretagens de novas estruturas normalmente é realizado
através de tremonhas com diâmetro de 200 mm feitas de tubos de aço ou PVC rígido,
posicionadas verticalmente. A quantidade depende da extensão da estrutura a ser
concretada e disposta a 2 m uma da outra, podendo chegar a no máximo 2,5 m. Para
manutenção do fluxo contínuo é necessária a utilização de uma bomba de lançamento de
concreto (SALLES, 1996; KHAYAT et al., 1993; FARAGE, 2000b).
Quando a concretagem tem a finalidade de realizar reparos, o ideal é colocar as tremonhas
inclinadas e utilizar tubos com diâmetros menores, aproximadamente 100 mm, e no local
do reparo sempre utilizar fôrmas para diminuir a lixiviação e lançamento de concreto fora
do local previsto, pois a água ficará turva dificultando o trabalho dos mergulhadores
(KHAYAT et al., 1993; ACI COMMITTEE 546, 2006)
3.4 SIMULADOR DE LANÇAMENTO
O equipamento para simulação de concretagem submersa a grandes profundidades foi
desenvolvido no Laboratório de Concreto de FURNAS, em Goiânia, pelo técnico
Guilherme Leroy sob supervisão do engenheiro Walton Pacelli de Andrade. Seu
desenvolvimento ocorreu em duas etapas. Na primeira foi utilizada uma fôrma cilíndrica e
na segunda uma fôrma prismática.
Capítulo 3 Concreto para Lançamento Subaquático
39
3.4.1 FÔRMA CILÍNDRICA
Na etapa inicial foram utilizadas duas campânulas separadas por um tubo com uma válvula
para isolamento. Na parte superior foi instalada uma válvula para inserção do oxigênio
para submeter pressão no concreto e um manômetro para controle da mesma. Na parte
inferior foi instalada uma válvula de drenagem (“ladrão”), para escoamento da água,
conforme ilustração na Figura 3.3.
CAMPÃNULA
SUPERIOR
CAMPÃNULA
INFERIOR
VÁLVULA DE
ISOLAMENTO
ÁGUA / CONCRETO
VÁLVULA DE
DRENAGEM DA
ÁGUA
VÁLVULA DE CONTROLE
PRESSÃO
(a) (b)
Figura 3.3 - Desenho esquemático do simulador (a) e simulador (b)
(fonte: GRAÇA, 2003b)
O procedimento de concretagem consistia em encher a campânula inferior com água,
fechar a válvula de isolamento e, em seguida preencher a campânula superior com
concreto. Após aplicação da pressão desejada, a válvula de isolamento era aberta e o
concreto escoava para parte inferior expulsando a água pela válvula de drenagem,
conforme observado nas Figura 3.4 a Figura 3.6.
Capítulo 3 Concreto para Lançamento Subaquático
40
CAMPÃNULA
SUPERIOR
CAMPÃNULA
INFERIOR
VÁLVULA DE
SAIDA D’ ÁGUA
FECHADA
VÁLVULA DE
CONTROLE
PRESSÃO
VÁLVULA DE
ISOLAMENTO
ÁGUA / CONCRETO
ABERTA
ENCHIMENTO DA CAMPÃNULA
INFERIOR COM ÁGUA
CAMPÃNULA
SUPERIOR
CAMPÃNULA
INFERIOR
VÁLVULA DE
ISOLAMENTO
ÁGUA / CONCRETO
FECHADA
VÁLVULA DE
SAIDA D’ ÁGUA
FECHADA
ENCHIMENTO DA CAMPÃNULA
SUPERIOR COM CONCRETO
CONTROLE DA PRESSÃO
VÁLVULA DE
ISOLAMENTO
ÁGUA / CONCRETO
FECHADA
VÁLVULA DE
SAIDA D’ ÁGUA
FECHADA
CARGA APLICADA NA
CAMPÃNULA SUPERIOR
VÁLVULA DE SAIDA
D’ ÁGUA ABERTA
GRADATIVAMENTE
TRANSFERÊNCIA
DO CONCRETO PARA
CAMPÃNULA INFERIOR
VÁLVULA DE
ISOLAMENTO
ÁGUA / CONCRETO
ABERTA
Figura 3.4 - Esquema de concretagem submersa sob pressão
(fonte: GRAÇA et al., 2003b)
Figura 3.5 - Preparação da campânula superior:
O concreto à esquerda e a pressão à direita
(fonte: GRAÇA et al., 2003b)
Capítulo 3 Concreto para Lançamento Subaquático
41
Figura 3.6 - Campânula inferior durante e após a simulação
Água saindo pela válvula (esq.) e aspecto do concreto no final da concretagem (dir.)
(fonte: GRAÇA et al., 2003b)
3.4.2 FÔRMA PRISMÁTICA
Segundo Graça et al., (2003b), nesta segunda etapa utilizou-se a mesma idéia de
mecanismo da etapa anterior, onde a principal mudança foi a campânula inferior, que
passou a ser prismática e abrigar uma placa de concreto moldada em laboratório com o
objetivo de se estudar a aderência do concreto para lançamento subaquático com este
substrato (Figura 3.7).
Figura 3.7 - Fôrma prismática e placa de concreto
(GRAÇA et al., 2003b)
Capítulo 3 Concreto para Lançamento Subaquático
42
Esta campânula também recebeu placas de acrílico na parte frontal para acompanhar a
movimentação do concreto (Figura 3.8a) e a entrada do concreto passou a ser na parte
inferior (Figura 3.8b), fato que segundo Graça et al., (2003b), comprova a capacidade e
eficiência do concreto em corresponder às expectativas desejadas. Com este equipamento
realizaram-se simulações de concretagens a 90 m de profundidade com êxito.
(a)
(b)
1 – Campânulo superior
2 – Campânula inferior
3 – Tubulação de transporte
4 – Registro
5 – Ar comprimido e
reservatório de água
6 – Acesso à plataforma
Figura 3.8 - Deslocamento do concreto (a) simulador em fôrma prismática (b)
(fonte: GRAÇA et al., 2003b)
Capítulo 3 Concreto para Lançamento Subaquático
43
3.5 DOSAGEM
3.5.1 Dosagens Aplicadas
No final da década de 80 foi construído o Terminal Portuário de Sergipe, onde a execução
das fundações da ponte de acesso (com extensão de 1200 metros) consistia na cravação de
camisas metálicas e posterior concretagem submersa preenchendo essas camisas. Foram
realizados vários testes de dosagens, onde a composição final está descrita na Tabela 3.1
(ANDRADE; FERNANDES, 1990).
Tabela 3.1 - Composição do concreto no Terminal Portuário de Sergipe.
Materiais kg/m
3
Cimento CP 32 Pozolânico 468,00
Agregado miúdo Areia natural 644,00
Agregado graúdo 1
Brita 12,5 mm 356,00
Agregado graúdo 2
Brita 25 mm 534,00
Água 215,00
Aditivo 1 Plastificante (l) 2,106
Aditivo 2 Incorporador de ar (l)
0,374
Relação a/c (água/cimento) 0,46
Fonte: Andrade e Fernandes (1990)
Na recuperação da tomada d’água da UHE Barra Bonita, localizada no estado de São
Paulo, utilizou-se o concreto para lançamento subaquático pela primeira vez pela CESP
(Companhia Energética de São Paulo). Segundo Salles (1996), o objetivo era produzir um
concreto com boa homogeneidade, resistência adequada ao concreto já existente (com
valores ligeiramente mais altos ao concreto existente), coesão e o fator economia.
A coesão era o fator mais crítico, pois na época não existia aditivos antidispersantes e
pouquíssimas literaturas disponíveis. Para melhorar a aderência do concreto para
lançamento subaquático com o substrato foi utilizada sílica ativa após os testes em
laboratório onde o concreto foi lançado por um tubo de PVC de 100 mm de diâmetro e 3 m
de comprimento em uma caixa com água, chegando a uma dosagem final com abatimento
de 200±20 mm, apresentado na Tabela 3.2 (SALLES, 1996).
Capítulo 3 Concreto para Lançamento Subaquático
44
Tabela 3.2 - Composição do concreto – UHE Barra Bonita
Materiais kg/m
3
Agregado graúdo
Seixo rolado Dmáx 9,5 mm
486,00
Agregado miúdo Areia natural 1153,00
Cimento CPII E-32 456,30
Adição Sílica Ativa 45,60
Água 219,00
Aditivo 1 Retardador 1,14
Aditivo 2 Superplastificante 6,84
Relação a/c (água/cimento) 0,48
Relação a/agl. (água/aglomerante) 0,44
Fonte: Salles (1996)
Uma das primeiras concretagens realizadas com aditivos antidispersantes descrita na
literatura foi a construção de uma laje de reforço na Barragem de Chapéu D’Uvas, no
município de Ewbanck da Câmara (MG) realizada por Furnas no ano de 1999 (FARAGE,
2000a). Esta laje foi construída em uma galeria de desvio da Tomada D’água e a dosagem
utilizada está descrita na Tabela 3.3 com abatimento de 240 mm e slump-flow de 410 mm.
Tabela 3.3 - Composição do concreto para lançamento subaquático
Materiais kg/m
3
Cimento Equivalente 484,00
Cimento CP V-ARI 445,00
Adição Sílica Ativa 27,00
Agregado Graúdo
Brita 9,5 mm 714,00
Agregado Miúdo Areia Natural 873,00
Água 236,00
Aditivo 1 Retardador 1,92
Aditivo 2 Superplastificante
5,82
Aditivo 3 Antidispersante 2,18
Relação a/c (água/cimento) 0,45
Relação a/agl. (água/aglomerante) 0,38
Fonte: Farage (2000a)
Em obra complementar na UHE Marechal Mascarenhas de Moraes foi utilizado concreto
para lançamento subaquático para execução de uma estrutura (FARAGE, 2000b). Os
objetivos em relação a dosagem do concreto eram slump flow 550 mm e resistência de 20
MPa aos 90 dias. Com os objetivos alcançados a dosagem utilizada é descrita na Tabela
3.4.
Capítulo 3 Concreto para Lançamento Subaquático
45
Tabela 3.4 - Composição do concreto para lançamento subaquático Farage
Materiais kg/m
3
Cimento Equivalente 404,00
Cimento CP III 371,00
Adição Sílica Ativa 24,00
Agregado Graúdo
Brita 19 mm 892,00
Agregado Miúdo Areia Natural 662,00
Água 186,00
Aditivo 1 Retardador 0,81
Aditivo 2 Superplastificante
10,07
Aditivo 3 Antidispersante 1,61
Relação a/c (água/cimento) 0,50
Relação a/agl. (água/aglomerante) 0,46
Fonte Farage/Furnas (2000b)
No desenvolvimento do equipamento para simulação de concretagens submersas, a
dosagem estudada como referência foi baseada nas experiências anteriores de Furnas
adequadas aos materiais da região de Goiânia (GO) e aos novos aditivos encontrados no
mercado, principalmente o superplastificante de base policarboxilatos (GRAÇA et al.,
2003b).
O objetivo do estudo de dosagem era apresentar um concreto para lançamento subaquático
que suportasse 90 m de profundidade, ou seja 9 kgf/cm
2
.
Para definição da dosagem, conforme Tabela 3.5, foi realizado um estudo de aditivos
apresentado na seção 3.6 . O ar incorporado foi de 10% e o slump-flow de 470 mm.
Tabela 3.5 - Composição do concreto para lançamento subaquático de Graça 2003
Materiais kg/m
3
Cimento Equivalente 531,00
Cimento CP II-F 32 488,00
Adição Sílica Ativa 31
Agregado Graúdo
Brita 9,5 mm 756,00
Agregado Miúdo Areia Natural 570,00
Água 222,00
Aditivo 1 Superplastificante
1,86
Aditivo 2 Superplastificante
5,31
Aditivo 3 Antidispersante 2,12
Relação a/c (água/cimento) 0,46
Relação a/agl. (água/aglomerante) 0,42
Fonte: Graça et al.(2003b)
Capítulo 3 Concreto para Lançamento Subaquático
46
3.6 ESTUDO DE ADITIVOS
Conforme descrito nos capítulos anteriores, a dosagem do CAA, independente do método
de ensaio escolhido, tem que ser direcionada conforme a utilização final do concreto.
No que se refere ao concreto para lançamento subaquático, o diferencial está no aditivo
antidispersante (antiwhashout) e na obtenção do grau de saturação do superplastificante a
base de policarboxilatos, conhecidos também como superplastificante de 3ª geração,
denominação dada pelos fabricantes (GRAÇA et al., 2003a).
Enquanto Khayat et al., (1993) fixaram a percentagem de aditivo antidispersante em 10%,
Furnas realizou um amplo estudo dos aditivos para o concreto para lançamento
subaquático, em uma primeira fase com dois aditivos superplastificantes e em seguida com
o antidispersante em função do slump-flow, os dados são indicados na Tabela 3.6, Tabela
3.7, Tabela 3.8 e Figura 3.9.
Tabela 3.6 - Grupos de variação dos aditivos
Superplastificante Policarboxilato
0% 0,50% 0,80% 1,20% 1,50%
Superplastificante
0%
GR1 GR2 GR3 GR4 GR5
0,65%
GR6 GR7 GR8 GR9 GR10
1,10%
GR11 GR12 GR13 GR14 GR15
1,60
GR16 GR17 GR18 GR19 GR20
(fonte: GRAÇA, 2003a)
Tabela 3.7 - Ar incorporado
Superplastificante Policarboxilato
0% 0,50% 0,80% 1,20% 1,50%
Superplastificante
0% 2,20 5,50 7,60 9,00 9,50
0,65% 2,5 8,50 8,00 8,50 9,00
1,10% 3,60 8,00 7,00 8,50 8,00
1,60 12,00 8,00 8,00 7,60 8,50
(fonte: GRAÇA, 2003a)
Capítulo 3 Concreto para Lançamento Subaquático
47
Tabela 3.8 - Flow para diferentes grupos (cm)
Superplastificante Policarboxilato
0% 0,50% 0,80% 1,20% 1,50%
Superplastificante
0%
20,00 24,00 38,00 49,00 49,00
0,65%
20,00 44,00 49,00 55,00 58,50
1,10%
21,00 41,00 50,50 55,00 54,50
1,60
38,00 50,50 59,50 58,00 59,00
(fonte: GRAÇA, 2003a)
Figura 3.9 - Variação de % antidispersante nas dosagens do GR18
(fonte: GRAÇA, 2003a)
O grupo escolhido foi o que atendeu a premissa de 8% de ar incorporado e resistências
acima de 30 MPa aos 28 dias, sendo assim a dosagem final ficou da seguinte forma:
• Antidispersante: 0,4%;
• Superplastificante (melanina): 1,6%;
• Superplastificante (policarboxilato): 0,8%.
Capítulo 4 Programa Experimental
48
CAPÍTULO 4
PROGRAMA EXPERIMENTAL
4.1 INTRODUÇÃO
A análise mecânica e visual da interface formada entre um concreto antigo (substrato) e um
concreto auto-adensável com resistência a lixiviação em contato com a água, denominado
concreto para lançamento subaquático, é o objetivo principal deste trabalho. O concreto
para lançamento subaquático possui resistência a lixiviação devido a uma dosagem rica em
finos (coesa) e pela presença de aditivos modificadores de viscosidade conhecidos como
VMA, que são polímeros derivados da celulose e acrílico
(LACHEMI et al., 2003)
.
O trabalho aqui apresentado é a continuação da pesquisa realizada pelo Laboratório de
Concreto de Furnas descrita em Graça et al., (2003a, 2003b e 2004), onde foi desenvolvido
um concreto para simulações submersas em até 90 m de profundidade. Neste trabalho,
utilizou-se substratos reais da usina hidroelétrica de Itumbiara (GO) e materiais para a
produção do concreto para lançamento subaquático da região de Uberlândia (MG).
4.2 METODOLOGIA
A metodologia empregada para o estudo da ligação do concreto para lançamento
subaquático com o concreto antigo foi a simulação, em laboratório, de um reparo de uma
estrutura de barragem, mediante uma concretagem submersa com concreto auto-adensável,
utilizando-se uma tremonha simplificada com uma coluna d’água de 50 cm.
As variáveis utilizadas para o estudo da interface foram a resistência à compressão
diametral e o contato entre o substrato e o concreto novo. Foi realizada a comparação entre
as resistências à compressão diametral de testemunhos extraídos das peças reparadas e
Capítulo 4 Programa Experimental
49
corpos-de-prova do concreto auto-adensável utilizado. A interface entre o concreto novo e
o antigo foi analisado de forma visual com a utilização de uma lupa e câmeras com alta
resolução.
Os procedimentos adotados para produção dos corpos-de-prova foram os seguintes:
• em moldes prismáticos de 150x150x500 mm, foram colocados blocos irregulares
de concreto obtidos na Usina Hidrelétrica de Itumbiara (GO), construída no final da
década de 70, apresentados na Figura 4.3, os quais foram usados como substratos;
• foi ajustado o traço do concreto auto-adensável utilizado por Graça et al., (2003b)
para os materiais disponíveis na cidade de Uberlândia;
• foram realizadas concretagens submersas inicialmente nas faces fraturadas e
posteriormente nas faces lisas (escarificadas e limpas);
• após a cura submersa, foram extraídos testemunhos obtendo amostras das juntas,
com idade de um ano;
• a análise da ligação do concreto auto-adensável com o substrato foi realizada
mediante resultados dos ensaios de tração na compressão diametral (NBR7222/94)
e análise visual.
4.3 MATERIAIS CONSTITUINTES
Para composição da dosagem, baseada na descrita por Graça et al., (2003b), foram
utilizados materiais comercializados na região de Uberlândia e os aditivos do mesmo
fabricante utilizado por Graça et al. (2003b). A granulometria do agregado graúdo é
apresentada na Tabela
4.1
, e foi feita de acordo com o estabelecido na NBR NM 248
(ABNT, 2003c). Para estes ensaios, a amostra foi coletada conforme a NBR NM 26
(ABNT, 2001b).
Capítulo 4 Programa Experimental
50
Tabela 4.1 - Granulometria do agregado graúdo
Peneiras 1ª determinação 2ª determinação
% ret.
acumul.
média
Limites da
NBR 7211
No mm
Massa
retida
(g)
%
retida
indiv.
%
retida
acumul.
Massa
retida
(g)
%
retida
indiv.
%
retida
acumul.
% retida
acumulada
1/2” 12,5 0 0 0 0 0 0 0 0
3/8” 9,5 181,0 12,1 12,7 132,6 8,8 8,8 10,5 0 - 10
4 4,8 1105,9
75,1 87,1 993,9 66,3 75,1 80,5 80 - 100
8 2,4 169,4 11,3 98,4 271,2 18,1 93,2 95,1 95 - 100
16 1,2 11 0,4 98,8 48,6 3,2 96,4 97,1
30 0,6 3 0,1 98,9 16,8 1,1 97,5 98,1
50 0,3 1,9 0,1 99,0 8,4 0,6 98,1 98,8
100 0,15 2,6 0,2 99,2 16,2 1,1 99,2 98,8
Fundo (g) 25,2 0,9 100 12,3 0,8 100 100
Massa total
(g)
1500,0 1500,0
Módulo de
finura
5,87 5,68
Módulo de finura médio: 5,77
Foram utilizados dois tipos de areia, ambas naturais e lavada. O motivo de usar dois tipos
diferentes, uma fina e a outra média-fina, foi simplesmente para ajustar a granulometria
para atender ao módulo de finura do material de referencia, que foi de 2,13 (Graça et al.,
2003b).
Tabela 4.2 - Granulometria do agregado miúdo – Areia 1
Peneiras 1ª determinação 2ª determinação
% ret.
Acumul.
médio
Limites da
NBR 7211
No mm
Massa
retida
(g)
%
retida
indiv.
% retida
acumul.
Massa
retida
(g)
%
retida
indiv.
% retida
acumul.
% retida
acumulada
3/8” 9,5 0 0 0 0 0 0 0 0
1/4” 6,3 3,9 0,4 0,4 1,3 0,1 0,1
0,3
0 - 17
4 4,8 31,2 3,1 3,5 40,9 4,1 4,2
3,9
0 - 10
8 2,4 134,4 13,4 16,9 146,3 14,6 18,8
17,9
0 - 15
16 1,2 205,7 20,6 37,5 206,7 20,7 39,5
38,5
0 - 25
30 0,6 270,1 27,0 64,5 268,8 26,9 66,4
65,5
21 - 40
50 0,3 227,9 22,8 87,3 220,2 22,0 88,4
87,9
60 - 88
100 0,15 105,6 10,6 97,9 95,7 9,6 98,0
97,9
90 - 100
Fundo (g) 21,2
2,1
100 20,1
2,01 100 100
Massa total
(g)
1000,00 1000,0
Mód. de
finura
3,08 3,15
Módulo de finura médio: 3,12
Capítulo 4 Programa Experimental
51
Figura 4.1 - Curva granulométrica da Areia 1
Tabela 4.3 - Granulometria do agregado miúdo – Areia 2
Peneiras 1ª determinação 2ª determinação
% ret.
acumulado
médio
Limites da
NBR 7211
N
o
mm
Massa
retida
(g)
%
retida
indiv.
% retida
acumul.
Massa
retida
(g)
%
retida
indiv.
% retida
acumul.
% retida
acumulada
3/8” 9,5 0 0 0 0 0 0 0 0
1/4” 6,3 0 0 0 0 0 0 0 0 - 17
4 4,8 3,1 0,3 0,3 2,4 0,2 0,2 0,3 0 - 10
8 2,4 9,3 0,9 1,2 5,6 0,6 0,8 1,0 0 - 15
16 1,2 9,8 1,0 2,2 8,6 0,9 1,7 1,9 0 - 25
30 0,6 47,4 4,7 7,0 51,7 5,2 6,8 6,9 21 - 40
50 0,3 303,7 30,4 37,3 354,7 35,5 42,3 39,8 60 - 88
100 0,15 534,2 53,4 90,7 463,4 46,3 88,6 89,7 90 - 100
Fundo (g) 92,5 9,3 100 113,6 11,34 100 100
Massa total
(g)
1000,0 1000,0
Mód. de
finura
1,39 1,41
Módulo de finura médio: 1,40
Capítulo 4 Programa Experimental
52
Figura 4.2 - Curva granulométrica da Areia 2
4.4 DOSAGEM
A dosagem de referência foi a definida pela pesquisa realizada por Furnas (GRAÇA et al.,
2003b) e adequada aos materiais disponíveis na região da cidade de Uberlândia (MG). A
dosagem de referência é apresentada na Tabela
4.4.
Tabela 4.4 - Dosagem de Referência de Furnas
Traço em massa 1:2,5
Dados de Composição
Cimento CP II-F 488,00
Adição - Sílica 31,00
Cimento equiv.
531,23
Água 222,00
Areia Natural 570,00
Brita 9,5mm 756,00
Relação a/c 0,42
Superplastificante (carboxilatos) 5,31
Superplastificante (melanina) 1,86
Antidispersante 2,12
Módulo de Finura 4,24
Propriedades do Concreto
Fresco
Flow (mm) 470,00
Ar incorporado (%) 10,00
Massa Específica (kg/m³) 2082,00
Temperatura (ºC) 25,00
Resistência à compressão
(MPa)
3
dias
3,50
7
25,20
20,20 (C.S)
28
37,70
34,60 (C.S)
45,80 (C.P)
Obs.: C.S – Cura Submersa, C.P – Cura Sob Pressão.
(fonte: GRAÇA et al., 2003b)
Capítulo 4 Programa Experimental
53
4.5 PREPARAÇÃO DAS AMOSTRAS
As amostras de concreto a serem utilizadas como substrato foram obtidas na reparação da
Usina Hidrelétrica de Itumbiara (GO), em 2007. Detalhes são ilustrados na Figura 4.3. A
quantidade foi limitada, fato que impediu a realização de ensaios para determinar sua
resistência mecânica.
Não foram informadoo os detalhes das amostras como: dosagem do concreto, resistência
de projeto, local ou tipo de qual estrutura e idade.
Figura 4.3 - Amostras de concretos extraídas da UHE Itumbiara.
Capítulo 4 Programa Experimental
54
Como observado na Figura 4.3, as amostras possuem duas faces bem distintas, uma
fraturada e outra lisa, proveniente de uma estrutura com face exposta ao ambiente.
Foram realizadas concretagens nas duas faces, na fraturada e na lisa, previamente
escarificadas, escovadas e limpada, conforme procedimentos em Graça et al., (2003b).
A Figura 4.4 ilustra como foi realizada a concretagem, na face fraturada (superior) em um
processo nomeado de concretagem de primeira fase, e na face lisa, concretagem de
segunda fase (no mínimo 7 dias após a de primeira fase).
Figura 4.4 - Posição do reparo de concreto submerso ao substrato
Em seguida foram extraídos testemunhos em ambas direções, horizontal e vertical, obtendo
amostras com juntas definidas conforme ilustração na Figura 4.5.
Figura 4.5 - Plano de extração de testemunhos
(a) vertical com junta reta, (b) horizontal com junta reta,
(c) vertical com junta inclinada e (d) horizontal com junta inclinada.
Concreto de
reparação
Substrato
Capítulo 4 Programa Experimental
55
4.6 CONCRETAGEM DAS AMOSTRAS
Para a simulação da concretagem submersa foi utilizado um tanque de acrílico, o qual
permitiu visualizar lateralmente o processo de concretagem, com dimensões de 92 x 400 x
95 cm (largura x comprimento x altura) com uma coluna de água de 50 cm sobre a região
concretada, conforme Figura 4.6.
Figura 4.6 - Tanque em acrílico com os moldes posicionados para concretagem
Em todas as amostras foram realizadas duas concretagens. A primeira concretagem foi
realizada nas superfícies fraturadas das amostras visando a obtenção de testemunhos com
junta inclinada. Após o endurecimento do concreto, foi realizada a segunda concretagem
nas partes planas das amostras, que permitiu a obtenção dos testemunhos para ensaio de
compressão diametral.
As duas concretagens em cada amostra foram realizadas em três etapas. Na primeira etapa
foi concretada uma amostra em uma fôrma prismática (150 x 150 x 500 mm), não
submersa, com o concreto definido no primeiro ajuste de traço, com o agregado miúdo
composto com 50% da Areia 1 e 50% da Areia 2. Na Figura 4.7 está ilustrado o
posicionamento da amostra na fôrma prismática e o aspecto do concreto após a moldagem
fora d’água.
Capítulo 4 Programa Experimental
56
Figura 4.7 - Amostras de concreto antes da concretagem (esq.), após concretagem (dir.).
Na segunda concretagem, foram ajustadas as percentagens das areias a fim de se obter uma
melhor consistência medida pelo slump-flow, observado na foto à esquerda da Figura 4.8,
que resultou em um concreto com a aparência apresentada na foto à direita da Figura 4.8.
Figura 4.8 - Aspecto do concreto e slump flow
Nesta etapa foram concretados submersos quatro prismas, sendo três com as amostras com
as faces fraturadas voltadas para a concretagem para obtenção de juntas inclinadas e o
prisma concretado na primeira etapa agora com a face plana da amostra voltada para a
concretagem. A amostra com a face plana foi fixada na fôrma prismática de forma que a
parte concretada ficasse com 10 cm de espessura, conforme a Figura 4.9.
Figura 4.9 - Amostra de concreto preparada para concretagem da face lisa
Capítulo 4 Programa Experimental
57
Após a colocação das amostras nas fôrmas prismáticas, elas foram inseridas no tanque de
acrílico para realização da concretagem submersa conforme Figura 4.10.
Figura 4.10 - Amostras do substrato preparadas para a segunda etapa de concretagem.
A concretagem foi feita sob uma coluna d’água de 50 cm, com auxílio de um tubo de PVC
de 75 mm (Figura 4.11), simulando o lançamento por tremonha, evitando contato do
concreto direto com a água para diminuir a lixiviação do mesmo.
Figura 4.11 - Lançamento do concreto com tubo de 75 mm
Capítulo 4 Programa Experimental
58
4.7 EXTRAÇÃO DE TESTEMUNHOS
A extração dos testemunhos foi executada conforme a NBR7680 (ABNT, 2007). Foram
obtido testemunhos de 50 mm, 75 mm e 100 mm de diâmetro, conforme a Figura 4.12.
Figura 4.12 - Testemunhos e prisma de concreto
A identificação foi realizada conforme a Figura 4.13, de modo que se identifique o bloco e
a situação da posição do testemunho na amostra. Pegando como exemplo o testemunho
“D-C1AM-I”, os significados estão na Tabela 4.5, as demais condições estão na Tabela
4.6.
Tabela 4.5 - Exemplo da nomeclatura dos testemunhos
D Bloco D (4º)
C1 Concreto submerso de primeira fase
AM
Substrato (usina hidrelétrica)
I Junta inclinada
Capítulo 4 Programa Experimental
59
Tabela 4.6 - Descrição dos códigos usados nos testemunhos
Código
Testemunho
A-CS-H
Somente concreto submerso extraído horizontalmente
A-C2AM-H
Concreto submerso de segunda fase com substrato “liso” extraído
horizontalmente
A-C1AM-I
Concreto submerso de primeira fase com substrato formando uma interface
inclinada
D-C1C2-H
Concreto submerso de primeira e segunda fase extraído horizontalmente
Figura 4.13 - Identificação dos testemunhos
A quantidade de testemunhos, assim como o bloco de origem, a posição de extração e seus
respectivos diâmetros estão na Tabela 4.7.
Capítulo 4 Programa Experimental
60
Tabela 4.7 - Testemunhos extraídos por bloco
Elementos
Dimensões
(mm)
Quantidade
Código
Bloco A (CP II)
Concreto submerso 50 x 100 5 A-CS-H
Concreto submerso 75 x 150 1 A-CS-H
Concreto - substrato horizontal 100 x 200 1 A-C2AM-H
Concreto - substrato inclinado 75 x 150 1 A-C1AM-I
Total 8
Bloco B (CP II)
Concreto submerso 50 x 100 4 B-CS-H
Concreto - substrato horizontal 75 x 150 2 B-C2AM-H
Concreto - substrato inclinado 100 x 200 2 B-C1AM-I
Total 8
Bloco C (CP II)
Concreto submerso 50 x 100 2 C-CS-H
Concreto submerso 75 x 150 3 C-CS-H
Concreto - substrato horizontal 100 x 200 1 C-C2AM-H
Concreto - substrato inclinado 50 x 100 2 C-C1AM-I
Total 8
Bloco D (CP II)
Concreto submerso 50 x 100 5 D-CS-H
Concreto submerso - submerso 75 x 150 1 D-C1C2-H
Concreto - substrato horizontal 100 x 200 2 D-C2AM-H
Concreto - substrato inclinado 75 x 150 1 D-C1AM-I
Total 9
Bloco E (CP V)
Concreto submerso 50 x 100 2 E-CS-H
Concreto - substrato horizontal 75 x 150 1 E-C2AM-H
Concreto - substrato horizontal 100 x 200 1 E-C2AM-H
Concreto - substrato inclinado 100 x 200 1 E-C1AM-I
Concreto - substrato inclinado 75 x 150 1 E-C1AM-I
Total 6
Capítulo 4 Programa Experimental
61
4.8 ANÁLISE DA INTERFACE
Após o ensaio de tração na compressão diametral foi realizada uma inspeção visual na
seção de ruptura, com o objetivo de caracterizar o concreto submerso quanto a quantidade
de vazios e possíveis fissuras. Nas Figura 4.14 à Figura 4.16 esta um exemplo de cada
situação de extração e de um corpo-de-prova.
Figura 4.14 - Testemunho com junta horizontal entre concreto e substrato (C2AM-H)
Capítulo 4 Programa Experimental
62
Figura 4.15 - Testemunho com junta horizontal entre concretos submersos (C1C2-H)
Figura 4.16 - Corpo-de-prova de concreto submerso
Capítulo 5 Resultados
63
CAPÍTULO 5
RESULTADOS
5.1 AJUSTE DA DOSAGEM
A primeira dosagem produzida no laboratório da Universidade Federal de Uberlândia teve
como objetivo analisar o comportamento do concreto para lançamento subaquático em
suas propriedades no estado fresco (slump-flow e aspecto visual). Esta dosagem foi
realizada sem a correção do módulo de finura dos agregados miúdos, utilizando a
percentagem de 50% para cada areia e os resultados estão na Tabela 5.1.
Tabela 5.1 - Dosagem experimental
Dosagem Referência
Traço em massa 1: 2,5
Dados de Composição
Cimento CP II-F 488,00
Adição 31,00
Água 222,00
Areia Natural Fina (Areia 1) 285,00
Areia Natural Média (Areia 2) 285,00
Brita 9,5mm 756,00
Relação a/c 0,42
Superplastificante (carboxilatos) 5,31
Superplastificante (melanina) 1,86
Antidispersante 2,12
Propriedades do
Concreto Fresco
Flow (mm) 412,00
Ar incorporado (%) ---
Massa Específica (kg/m³) ---
Temperatura (ºC) 26,2
Obs.: Não foi determinado o ar incorporado e a massa específica por falta do aparelho que estava para
manutenção.
Capítulo 5 Resultados
64
Na dosagem experimental ficou evidenciado a necessidade da correção pelo módulo de
finura dos agregados, apesar do concreto aparentar boa fluidez e coesão, conforme a Figura
4.8. Essa necessidade foi devido ao slump flow de 412 mm.
Após a correção, o concreto alcançou os resultados esperados, como boa fluidez,
trabalhabilidade e coesão. Na Tabela 5.2 esta descrita a dosagem final para o preparo do
concreto e estudos da ligação do concreto subaquático com o substrato.
Tabela 5.2 - Dosagem de estudo
Dosagem Referência
Traço em massa 1: 2,5
Dados de Composição
Cimento CP II-F 488,00
Adição 31,00
Água 222,00
Areia Natural Fina (Areia 1) 319,20
Areia Natural Média (Areia 2) 250,80
Brita 9,5mm 756,00
Relação a/c 0,42
Superplastificante (carboxilatos) 5,31
Superplastificante (melanina) 1,86
Antidispersante 2,12
Propriedades do
Concreto Fresco
Flow (mm) 455,00
Ar incorporado (%) 8
Massa Específica (kg/m³) 2229
Temperatura (ºC) 26,2
5.2 RESISTÊNCIA À COMPRESSÃO UNIAXIAL
Na Tabela 5.3 constam os valores da resistência à compressão dos corpos-de-prova
produzidos com cimento CP II 32F com um ano de idade.
Tabela 5.3 - Resistência à compressão dos corpos-de-prova
(idade = um ano)
Amostra Característica d h
Força
(kgf)
Tensão
(MPa)
CP II 100 x 200 1 10,00 20,00 40601,00 50,70
CP II 100 x 200 2 10,00 20,00 41422,00 51,72
CP II 100 x 200 3 10,00 20,00 34541,00 43,13
CP II 100 x 200 4 10,00 20,00 34802,00 43,45
Média 47,25
Capítulo 5 Resultados
65
Na Tabela 5.4 são apresentados os valores de resistência à compressão dos testemunhos
compostos somente de concreto submerso produzidos com cimento CP II F-32 com um
ano de idade. Os valores obtidos para os testemunhos de 75 mm de diâmetro foram
superiores aos de 50 mm e para ambos os diâmetros a variabilidade foi baixa. Foi
observado o aumento da resistência conforme diâmetro, para os testemunhos de 50 mm de
diâmetro a média de resistência à compressão foi de 50,62 MPa e nos testemunhos de 75
mm foi de 61,56 MPa, uma diferença de 21,6%.
Tabela 5.4 - Resistência à compressão dos testemunhos de concreto submerso
(idade = um ano)
Amostra Característica d h
Força
(kgf)
Tensão
(MPa)
Concreto
submerso
50 x 100 A-CS-H 4,97 11,45 9781,00 49,54
Concreto
submerso
50 x 100 A-CS-H 4,96 11,61 8364,00 42,45
Concreto
submerso
50 x 100 B-CS-H 4,98 9,77 11000,00
55,49
Concreto
submerso
50 x 100 B-CS-H 4,96 9,75 10234,00
51,94
Concreto
submerso
50 x 100 B-CS-H 4,99 10,89 10023,00
50,26
Concreto
submerso
50 x 100 B-CS-H 4,96 11,63 9123,00 46,30
Concreto
submerso
50 x 100 C-CS-H 4,97 11,43 9635,00 48,80
Concreto
submerso
50 x 100 D-CS-H 4,97 9,28 10431,00
52,73
Concreto
submerso
50 x 100 D-CS-H 4,97 10,11 10706,00
54,12
Concreto
submerso
50 x 100 D-CS-H 4,94 10,41 11418,00
58,42
Concreto
submerso
50 x 100 D-CS-H 4,96 10,35 9218,00 46,78
Concreto
submerso
75 x 150 C-CS-H 7,54 15,90 27811,51
61,16
Concreto
submerso
75 x 150 C-CS-H 7,53 14,65 27835,00
61,38
Concreto
submerso
75 x 150 D-CS-H 7,55 15,92 28338,67
62,13
Na Tabela 5.5 contam os valores de resistência à compressão dos testemunhos com juntas
produzidos com cimento CP II com um ano de idade. Pode-se notar a alta variabilidade dos
Capítulo 5 Resultados
66
valores devido ao percentual do volume do substrato em relação ao total do testemunho,
bem como da inclinação da junta.
Tabela 5.5 - Resistência à compressão dos testemunhos de concreto submerso com juntas
(idade = um ano)
Amostra Característica d h
Força
(kgf)
Tensão
(MPa)
Concreto - substrato
inclinado
50 x 100 1
C-C1AM-I 4,97 12,79 5183,00 26,20
Concreto - substrato
inclinado
50 x 100 2
C-C1AM-I 4,99 10,10 7377,00 36,99
Concreto - substrato
inclinado
75 x 150 1
A-C1AM-I 7,56 15,11 15902,00
34,74
Concreto - substrato
inclinado
75 x 150 1
D-C1AM-I 7,55 15,11 19543,00
42,77
Concreto - substrato
inclinado
100 x 200
1
B-C1AM-I 10,04 19,98 35691,00
44,18
Concreto - substrato
inclinado
100 x 200
2
B-C1AM-I 10,07 20,30 42303,00
52,09
CS-CS-H 50 x 100 1
B-C1C2-H 4,98 10,07 8023,00 40,47
Nos valores de resistência à comprenssão apresentados na Tabela 5.5 também foi
observado o aumento da resistência conforme se aumenta o diâmetro, essa diferença é
apresentada na Tabela 5.6.
Tabela 5.6 - Aumento da resistência à compressão conforme aumento do diâmetro do
testemunho
Dimensões
mm
Resistência Média
MPa
Diferença
%
50 x 100 31,6 -
75 x 150 38,76 22,7
100 x 200
48,14 24,2
Nas figuras abaixo pode-se observar os testemunhos compostos de concreto submerso e
substrato com junta inclinada após o ensaio de compressão, mostrando que as rupturas
ocorreram nas juntas.
Capítulo 5 Resultados
67
Figura 5.1 - Testemunho com substrato após o ensaio de compressão
Figura 5.2 - Testemunho com substrato após o ensaio de compressão
Os valores de resistência à compressão para os corpos-de-prova e testemunhos produzidos
com cimento CP V, para a idade de um ano, estão apresentados na Tabela 5.7.
Capítulo 5 Resultados
68
Tabela 5.7 - Resistência à compressão dos corpos-de-prova e testemunhos produzidos
com CP V
(idade = um ano)
Amostra Característica d h
Força
(kgf)
Tensão
(MPa)
Concreto submerso
50 x 100 1
E-CS-H 4,99 10,74 12434,00 62,48
Concreto submerso
50 x 100 2
E-CS-H 4,98 10,62 12191,00 61,38
Corpo-de-prova 100 x 200
1
10,00 20,00 42022,00 52,47
Corpo-de-prova 100 x 200
2
10,00 20,00 32600,00 40,71
Concreto -
substrato inclinado
75 x 150 1
E-C1AM-I 7,53 15,62 21509,00 47,37
Concreto -
substrato inclinado
100 x 200
1
E-C1AM-I 10,07 20,19 40164,00 49,50
Comparando as resistências dos concretos produzidos com CP V em relação ao CP II em
testemunhos com um ano de idade, em todas as situações o CP V obteve valores 22%
maiores com exceção dos corpos-de-prova que o resultado foi praticamente o mesmo.
Na Tabela 5.8 consta os valores médios da resistência à compressão dos concretos aos 3
dias, 7 dias, 14 dias, 28 dias e um ano.
Tabela 5.8 - Resultados das médias de resistência à compressão em MPa
Idade 3d 7d 14d 28d 1 ano
28d 1 ano
Concretos Cimento
Junta Resistência à compressão Diametral
Corpos-de-prova
Referência
CP II - 20,1
23,5
30,0
55,7
47,25
2,61
4,94
CP V - 32,9
52,4
53,4
58,2
47,51
2,31
4,60
CS CP II - - - - 56,09
- 7,95
CS CP V - - - - 61,93
- -
CS-CS CP II vertical - - - - 40,47
- 5,31
CS-AM CP II horizontal - - - - 39,50 - 2,67
CS-AM CP V horizontal - - - - 48,43
- 3,65
Capítulo 5 Resultados
69
Os testemunhos compostos de concreto submerso-substrato alcançaram uma resistência
média à compressão de 39,50 MPa. Os corpos-de-prova uma média de 47,25 MPa,
enquanto que os testemunhos concreto submerso uma média de 56,09 MPa, determinando
que os testemunhos com junta alcançaram 84% da resistência dos corpos-de-prova e 70%
dos testemunhos compostos somente de concreto submerso.
Analisando-se os valores para um ano, nota-se que as resistências dos corpos-de-prova
com CP II e CP V foram muito próximas, porém ambas foram inferiores às dos
testemunhos compostos somente de concreto auto-adensável e esses corpos-de-provas com
idade de 1 anos obtiveram valores abaixo ao de 28 dias, indicando algum problema de
operação da câmara úmida.
5.3 RESISTÊNCIA À TRAÇÃO NA COMPRESSÃO DIAMETRAL
A resistência à tração na compressão diametral é obtida conforme procedimento da NBR
7222 (ABNT, 1994). O valor de resistência à tração direta é calculado sobre os resultados
obtidos no ensaio de resistência à tração por compressão diametral conforme a NBR 6118
(ABNT, 2003) pode ser considerado igual a 0,9 do resultado do ensaio de tração na
compressão diametral.
Os resultados dos testemunhos e dos corpos-de-prova compostos somente de concreto
submerso com idade de um ano estão apresentados na Tabela 5.9. Os valores obtidos para
os testemunhos com diâmetro de 50 mm foram muito superiores aos de diâmetro de 100
mm indicando que este diâmetro não previsto pela norma realmente não deve ser
empregado. Para os testemunhos com 75 mm de diâmetro, apesar de serem superiores,
aproximaram dos valores dos corpos-de-prova de 100 mm. Os testemunhos composto
somente de concreto submerso tiveram resultados superiores em relação aos corpos-de-
prova com um ano de idade, analisando a média da resistência a compressão diametral os
corpos-de-prova alcançaram 62,1% do valor obtidos pelos testemunhos.
Capítulo 5 Resultados
70
Tabela 5.9 - Corpos-de-prova e testemunhos de concreto submerso com CP II
(idade = um ano)
Amostras d h
Força
(kgf)
Tensão
(MPa)
Corpos-de-prova 100 x 200
10,13
20,02 17403,7 5,36
Corpos-de-prova 100 x 200
10,05
20,00 14542,3 4,52
Testemunho de
concreto submerso
50 x 100 A-CS-H 5,00 10,39 7209,0 8,67
Testemunho de
concreto submerso
50 x 100 A-CS-H 5,00 10,01 7425,0 9,27
Testemunho de
concreto submerso
50 x 100 C-CS-H 4,97 10,05 6001,0 7,51
Testemunho de
concreto submerso
50 x 100 D-CS-H 4,96 10,71 9346,0 10,98
Testemunho de
concreto submerso
75 x 150 A-CS-H 7,52 12,39 8544,0 5,72
Testemunho de
concreto submerso
75 x 150 C-CS-H 7,52 15,80 10598,0 5,57
Os testemunhos de concreto submerso com juntas planas compostos de concreto submerso-
substrato e concreto submerso em ambas seções tem seus valores apresentados na Tabela
5.10 com idade de um ano. O testemunho com junta vertical (CS-CS) obteve um valor
superior ao valor de referência. No mesmo grupo de testemunhos não foi observado uma
tendência de variação dos valores em relação ao diâmetro dos testemunhos como
observado no ensaio de resistência à compressão uniaxial.
Tabela 5.10 - Testemunhos de concreto submerso com juntas - CP II
(idade = um ano)
Amostras d h
Força
(kgf)
Tensão
(MPa)
Concreto - substrato
horizontal
75 x 150 B-C2AM-H 7,55 14,98 4590,0 2,53
Concreto - substrato
horizontal
75 x 150 B-C2AM-H 7,55 15,60 2890,6 1,53
Concreto submerso -
submerso
75 x 150 D-C1C2-V 7,55 14,55 9345,8 5,31
Concreto - substrato
horizontal
100 x 200 C-C2AM-H 10,08
19,99 10016,0 3,11
Concreto - substrato
horizontal
100 x 200 A-C2AM-H 10,05
20,10 8429,6 2,61
Concreto - substrato
horizontal
100 x 200 D-C2AM-H 10,05
19,97 13154,0 4,09
Concreto - substrato
horizontal
100 x 200 D-C2AM-H 10,07
18,70 6509,8 2,16
Capítulo 5 Resultados
71
Na Tabela 5.11 estão apresentados os resultados de resistência à compressão diametral dos
corpos-de-prova e testemunhos produzidos com cimento CP V com um ano de idade. Os
testemunhos e corpos-de-prova produzidos com cimento CP V não tiveram resultados
superiores aos produzidos com CP II.
Tabela 5.11 - Corpos-de-prova e testemunhos de concreto submerso com CP V
(idade = um ano)
Amostras d h
FORÇA
(kgf)
TENSÃO
(MPa)
Concreto - substrato
horizontal
75 x 150 E-C2AM-H
7,53 14,80 8784,8 4,92
Concreto - substrato
horizontal
100 x 200 E-C2AM-H
10,07 20,59 7857,6 2,37
Corpos-de-prova 100 x 200 10,00 20,00 14107,0 4,40
Corpos-de-prova 100 x 200 10,00 20,00 15378,0 4,80
A amostra “D-C2AM-H” teve um resultado acima dos demais devido a sua junta não ter
ficado posicionada no eixo longitudinal da amostra, fato que ocorreu por problemas na
extração da amostra. A Figura 5.3 mostra o posicionamento da junta, pode ser observado a
diferença nas larguras de cada metade, comprovando que a junta ficou fora da geratriz do
testemunho. Pode ser observado ainda a posição do substrato no plano de ruptura.
Figura 5.3 - Testemunho de concreto submerso com junta fora do plano de aplicação da
força no ensaio de compresão diametral
Capítulo 5 Resultados
72
5.4 ANÁLISE VISUAL
Após o ensaio de tração na compressão diametral foi realizada uma inspeção visual na
seção de ruptura de cada amostra ensaiada. Nos corpos-de-prova e no testemunho
composto somente de concreto submerso foi feito o levantamento do número de bolhas
formadas durante a produção do concreto e concretagem do bloco, como na maioria dos
testemunhos houve fissuras na seção de ruptura, o número de amostras ficou limitado. Esse
número de vazios corresponde a uma análise de seção, e não pode ser considerado uma
característica do concreto no sentido geral. Os resultados estão na Tabela 5.12.
Tabela 5.12 - Análise visual na seção de ruptura
Amostra
Número
de bolhas
Área das
bolhas
Área da
seção
%
CS 29 0,52 109,80 0,48
CP1 35 0,65 202,74 0,32
CP2 38 0,98 200,93 0,49
Figura 5.4 - Análise visual na seção de ruptura de um testemunho após o ensaio da tração
por compressão diametral
Capítulo 6 Conclusões
73
CAPÍTULO 6
CONCLUSÕES
6.1 SIMULAÇÃO DE CONCRETAGEM SUBAQUÁTICA
A utilização de tanques para a concretagem subaquática aproxima-se da concretagem real e
poderá permitir a concretagem com fluxo de água. Mesmo com a lateral do tanque sendo
transparente, a visibilidade durante a concretagem foi prejudicada, indicando que este
também será um problema para a visibilidade dos mergulhadores que acompanharão a
concretagem quando forem mudar a posição do tubo de lançamento.
Levando em consideração a diferença na mineralogia e, principalmente, a granulometria
dos materiais utilizados na produção do concreto para lançamento subaquático em relação
a dosagem de referência e pela utilizada neste estudo, os aditivos empregados foram
eficientes, mas incorporaram uma porcentagem de ar de 10% que pode ser considerada alta
e afetar a resistência. O aditivo VMA interfere diretamente no tempo de pega,
impossibilitando a realização de ensaios de resistência à compressão na idade de um dia
com o cimento CP V.
Os resultados do concreto no estado fresco e endurecido indicam que é totalmente viável
sua produção para pequenas aplicações, principalmente se essa aplicação for um reparo em
uma usina, tanques subterrâneos, elementos de fundação ou até mesmo em um pilar de
uma ponte. Neste caso deve-se observar a presença de um fluxo de água direto no concreto
que pode aumentar a lixiviação.
A apresentação dos passos e das dificuldades encontradas na pesquisa servirá para outros
pesquisadores que se interessam pelo tema, permitindo a obtenção de um maior número de
resultados que possam confirmar ou mudar as conclusões aqui obtidas.
Capítulo 6 Conclusões
74
6.2 RESISTÊNCIA À COMPRESSÃO UNIAXIAL
Na análise dos resultados dos testemunhos compostos de concreto submerso (sem junta)
foi observado um aumento da resistência conforme o diâmetro do testemunho. Para os
testemunhos de 50 mm o valor médio foi de 50,62 MPa, enquanto os testemunhos de 75
mm alcançaram 61,56 MPa. O resultado é 21,6% maior do que os de 50 mm, este fato
também foi observado nos testemunhos de concreto submerso com junta onde os
testemunhos de 100 mm foram 24,2% maior que os de 75 mm, e os de 75 mm foram
22,7% maior do que os de 50 mm, indicando que o diâmetro interfere diretamente nos
resultados de resistência.
Nos testemunhos de concreto submerso de 50 x 100 mm, em um universo de 11 amostras
com resultado médio de resistência à compressão de 50,62 MPa obteve-se um desvio
padrão de 4,56 MPa e um coeficiente de variação (CV) de 9,00% dando ao concreto uma
variabilidade baixa, com um valor próximo ao de obras com controle rigoroso de
execução.
Os testemunhos compostos de concreto submerso e substrato de concreto (com junta
inclinada) obtiveram 39,50 MPa, valor é bastante satisfatório comparando os corpos-de-
prova com 47,25 MPa, o que resulta em um percentual de 84%, assim como aos valores
dos testemunhos compostos apenas de concreto submerso que alcançaram 56,09 MPa.
Também pode-se concluir sobre os testemunhos compostos com substrato da usina que a
ruptura sempre ocorre na junta com o concreto submerso, tornando a etapa de tratamento
de superfície como crítica na execução dos reparos de estruturas. Este fato também é
evidenciado no ensaio com o testemunho com junta composto de duas camadas de
concreto submerso.
Comparando as resistências dos concretos produzidos com CP V em relação ao CP II em
testemunhos com um ano de idade, em todas as situações o CP V obteve valores 22%
maiores com exceção dos corpos-de-prova que o resultado foi praticamente o mesmo.
Capítulo 6 Conclusões
75
6.3 RESISTÊNCIA À TRAÇÃO NA COMPRESSÃO DIAMETRAL
Na superfície de ruptura no ensaio de tração na compressão diametral foi observada na
parte que contém o substrato o preenchimento dos orifícios de apicoamento feitos no
tratamento da superfície antes da concretagem, comprovando a boa aderência do concreto
submerso ao substrato, lembrando que os valores de tração dessas amostras correspondem
a 54% do valor de referência.
Todas as rupturas do concreto no ensaio de tração na compressão diametral ocorreram na
junta conforme esperado. As duas amostras com a junta horizontal (CS-AM) e paralela a
geratriz do corpo-de-prova tiveram resultados abaixo do valor de referência, conforme
esperado.
Os testemunhos composto somente de concreto submerso tiveram resultados superiores em
relação aos corpos-de-prova com um ano de idade, analisando a média da resistência a
compressão diametral os corpos-de-prova alcançaram 62,1% do valor obtidos pelos
testemunhos. Essa discrepância pode ser devido a problemas de operação da câmara
úmida.
O testemunho com junta vertical (CS-CS) composto de concreto submerso em ambos os
lados obteve um valor superior ao valor de referência. Fato que pode ser explicado pela
condição de cura, a referência foi mantida em câmara úmida conforme a NBR 5738
(ABNT, 2008) e o testemunho submerso, ocasionando uma melhor hidratação do cimento.
Analisando os resultados de resistência à tração na compressão diametral no mesmo grupo
de testemunhos não foi observado uma tendência de variação dos valores em relação ao
diâmetro dos testemunhos como observado no ensaio de compressão uniaxial.
Os testemunhos e corpos-de-prova produzidos com cimento CP V não tiveram resultados
superiores aos produzidos com CP II.
6.4 SUGESTÕES PARA FUTUROS TRABALHOS
1. A principal aplicação do concreto para lançamento subaquático aqui citada é no
reparo de estruturas de usinas hidrelétricas, mas outra aplicação comum seria em
Capítulo 6 Conclusões
76
reparos de pilares e blocos de fundações de pontes, onde se deve estudar até que
velocidade da correnteza torna o lançamento viável, ou desenvolver processos de
proteção visando reduzir o efeito da velocidade da água;
2. Embora existam métodos de dosagem para concretos auto-adensáveis, é importante
desenvolver um método de dosagem para concreto para lançamento subaquático.
Nesta mesma linha estudar o efeito da utilização de fibras no concreto;
3. Também se deve estudar a durabilidade do concreto submerso na presença de água
com cloretos, ácidos e agentes biológicos, pois a utilização de aditivo
policarboxilatos aumenta o teor de ar incorporado podendo deixar o concreto mais
permeável.
77
REFERÊNCIAS
ALVES, EDUARDO F. ROCHA; LEROY, GUILHERME; BITTENCOURT,
RUBENS M.; ANDRADE, WALTON P. Estudo de concreto subaquático. Anais do 42º
Congresso Brasileiro do Concreto, Agosto/2000, Fortaleza, Brasil, publicado em CD,
2000.
AMERICAN CONCRETE INSTITUTE Guide to Underwater Repair of Concrete,
Reported by ACI Committee 546, November, 2006.
ANDRADE, W. P.; FERNANDES, M. F. de A. Concretagens Submersas no Terminal
Portuário de Sergipe - Problemas e Soluções. 32ª REIBRAC Reunião Anual do
IBRACON, Fortaleza, agosto de 1990.
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR NM 18: cimento
Portland e outros materiais em pó – Determinação da massa específica. Rio de Janeiro,
2001a.
_______. NBR NM 26: agregados – Amostragem. Rio de Janeiro, 2001b.
_______. NBR NM 33: concreto – Amostragem de concreto fresco. Rio de Janeiro, 1998a.
_______. NBR NM 52: agregado miúdo – Determinação de massa específica e massa
específica aparente. Rio de Janeiro, 2003a.
_______. NBR NM 53: agregado graúdo – Determinação de massa específica, massa
específica aparente e absorção de água. Rio de Janeiro, 2003b.
_______. NBR NM 67: concreto – Determinação da consistência pelo abatimento do
tronco de cone – método de ensaio. Rio de Janeiro, 1998b.
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR NM 248: agregados –
Determinação da composição granulométrica. Rio de Janeiro, 2003c.
78
_______. NBR 5738: Concreto - Procedimento para moldagem e cura de corpos-de-prova
Rio de Janeiro, 2008.
_______. NBR 5739: Concreto - Ensaios de compressão de corpos-de-prova cilíndricos.
Rio de Janeiro, 2007.
_______. NBR 6118: Projeto de estruturas de concreto – Procedimento. Rio de Janeiro,
2007.
_______. NBR 7222: Argamassa e concreto – Determinação da resistência à tração por
compressão diametral de corpos-de-prova cilíndricos. Rio de Janeiro, 1994.
_______. NBR 7680: Concreto - Extração, preparo e ensaio de testemunhos de concreto.
Rio de Janeiro, 2007.
BAUER, R. J. F.; TAKASHIMA, S.; LEVY, L.; REINALD, E. Concreto submerso de
alto desempenho. 39ª REIBRAC Reunião Anual do IBRACON, São Paulo, agosto de
1997.
EFENARC 2005 Specification and Guidelines for Self-Compacting Concrete, Reino
Unido, 2005;
EQUIPE DE FURNAS – Editor Walton Pacelli de Andrade – Concretos: Massa,
Estrutural, Projetado e Compactado com Rolo – Ensaios e Propriedades – Ed. Pini, São
Paulo SP, 1997.
FARAGE, J. F. Concretagem submersa da laje de reforço na galeria de desvio –
Barragem de Chapéu D’uvas. Relatório técnico. Furnas Centrais Elétricas, Goiânia,
dezembro 2000a.
FARAGE, J. F. Execução de estrutura de gravidade em concreto submerso na UHE
Marechal Mascarenha de Moraes. Relatório técnico. Furnas Centrais Elétricas, Goiânia,
dezembro 2000b.
GOMES, P. C. C. Optimization and Characterization of High-Strength Self-Compacting
Concrete - Tese (Doutorado em Engenharia Civil). Curso de Pós-Graduação em
Engenharia Civil, Universitat Politècnica de Catalunya, Barcelona, 2002.
79
GOMES, P.C.C.; GETTU, R.; AGULLÓ, L.; TENÓRIO, J.J.L. Concreto auto-
adensável um aliado ao desenvolvimento sustentável do concreto. In: 45° Congresso
Brasileiro do Concreto, CD-ROM, Vitória, 2003.
GOMES, P.C.C.; LISBOA E. M.; CAVALCANTI, J. H.; BARROS, A.R; BARROS,
P. G. S.; LIMA, F. B.; BARBOZA, A. S. R. Concreto Auto-Adensável:Obtenção,
Propriedades e Aplicações. IV Simpósio Internacional sobre Concretos Especiais –
SINCO, Fortaleza, 2008.
GONDIM, F. L. Estudo da Interface entre o Concreto e o Material de Reparo Mediante
Microscopia. Dissertação de mestrado, Universidade Federal de Uberlândia, agosto de
2005.
GRAÇA, N. G.; MENDES, H. S. M.; GUERRA, E. A.; BITTENCOURT, R. M.;
ANDRADE, W. P. Estudo de aditivos para concreto de lançamento subaquático. Anais
do V Simpósio EPUSP sobre Estruturas de Concreto. Junho/ 2003, S. Paulo, S.P., CD,
2003a.
GRAÇA, N. G.; GUERRA, E. A. ; MENDES, H. S.; Nascimento, J. F. F.; ANDRADE,
W. P. Concreto para lançamento subaquático. Anais do 45º Congresso Brasileiro do
Concreto, Agosto/2003, Vitória, Brasil, publicado em CD, 2003b.
GRAÇA, N. G.; MENDES, H. S. M.; PAULA SILVEIRA, A. L. Z. Estudo do
comportamento do concreto para lançamento subaquático em diferentes profundidades.
Anais do 46º Congresso Brasileiro do Concreto, Agosto/2004, Florianópolis, Brasil,
publicado em CD, 2004.
HELENE, P.; TERZIAN, P. Manual de dosagem e controle do concreto. Pini, São
Paulo, 1992.
KHAYAT, K. H. Effects of Antiwashout Admixtures on Fresh Concrete Properties. In:
ACI Materials Journal, V. 92, Mar/Apr 1995, p. 164 – 171.
KHAYAT, K. H. Effects of Antiwashout Admixtures on Properties of Hardened
Concretes. In: ACI Materials Journal, V. 93, Mar/Apr 1996, p. 134 – 146.
80
KHAYAT, K. H.; GAUDREAULT M. Underwater Repair of the St. Lambert Lock. In:
Concrete International, V. 19, Mar. 1997, p. 36 – 40.
KHAYAT, K. H.; GERWICK, B. C.; AND HESTER, W. T. Self-leveling and Stiff
Consolidated Concretes for Casting High performance Flat Slabs in Water. In: Concrete
International, V. 15, Aug 1993, p. 36 – 49.
KHAYAT, K. H.; GUIZANI Z. Use of Viscosity-Modifying Admixture to Enhance
Stability of Fluid Concrete. In: ACI Material Journal, V. 94, Jul. 1997, p. 332-340.
KHAYAT, K. H.; YAHIA A. Effect of Welan Gum-High-Range Water Reducer
Combinations on Rheology of Cement Grout. In: ACI Material Journal, V. 94, Sep. 1997,
p. 365-372.
LACHEMI, M.; HOSSAIN, K. M. A.; LAMBROS, V.; NKINAMUBANZI, P. C.;
BOUZOUBAÂ, N. Performance of new viscosity modifying admixtures in enhancing the
rheological properties of cement paste. In: Cement and Concrete Research, 2453, 2003.
LISBÔA, E. M. Obtenção do concreto auto-adensável utilizando resíduo do
beneficiamento do mármore e granito e estudo de propriedades mecânicas. 2004. 144p.
Dissertação (Mestrado em Engenharia Civil). Programa de Pós-Graduação em Engenharia
Civil, Universidade Federal de Alagoas, Maceió, Alagoas, 2004.
MANUEL, P. J. M. Estudo da Influência do Teor de Argamassa no Desempenho de
Concretos Auto-Adensáveis. 2005. Dissertação (Mestrado em Engenharia Civil) –
Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil, UFRGS, Porto Alegre.
METHA, P. K.; MONTEIRO, P. J. M. Concreto – Microestrutura, propriedades e
materiais. São Paulo, IBRACON, 2008.
NEVILLE, A. M.
Propriedades do Concreto. São Paulo. Editora Pini, 1994.
OKAMURA, H.; OUCHI, M. Self-compacting concrete. In: Journal of Advanced
Concrete Technology, Vol. 1, n. 1, p. 5-15, 2003.
RAVINDRA GETTU; ZERBINO, R. L.; BARRAGÁN, B. E.; AGULLÓ, L.
Propuesta de Procedimientos Experimentales para la Evaluación de La
81
Autocompactabilidad Del Hormigón Fresco. Informe C4745/2, Departamento de
Ingeniería de la Construcción, Universidad Politécnica de Cataluña, Barcelona, 2004;
REPETTE, W.L. Concretos de última geração: presente e futuro. In: Concreto: ensino,
pesquisa e realizações. Ed: G.C. ISAIA. São Paulo, volume 2, capítulo 49, p.1509-1550,
2005.
RIQUELME, B. P. Aditivos Antiwashout para hormigonado Bajo Água. In: X Jornadas
Chilenas del Hormigón, Santiago, 1994.
SALLES, F. M. Aplicação de concreto submerso na tomada d’água da UG3. Relatório
LEC-084/96, Companhia Energética de São Paulo, Ilha Solteira, 1996.
SEDRAN, T. and DE LARRARD, F. Optimization of Self-Compacting Concrete Thanks
to Packing Model..In: 1st International RILEM Symposium on Self-Compacting Concrete,
Stockholm, Suécia, 1999. Disponível em 06/08/2008 <
http://books.google.com/books?hl=pt-
BR&lr=&id=D4Vn96zmWuwC&oi=fnd&pg=PA321&dq=%22SEDRAN%22+%22OPTI
MIZATION+OF+SELF+COMPACTING+CONCRETE+THANKS+TO+...%22+&ots=dp
MWxIlDnZ&sig=ANbmGGM4HkpHc_ncxHs0_eG_8is#PPA329,M1>.
TUTIKIAN, B.F. Método para dosagem de concretos auto-adensáveis. 2004. 149p.
Dissertação (Mestrado em Engenharia) – Programa de Pós-Graduação em Engenharia
Civil, UFRGS, Porto Alegre.
TUTIKIAN, B.F. Proposição de um método de dosagem experimental para concretos
autoadensáveis. 2007. Tese de doutorado – Programa de Pós-Graduação em Engenharia
Civil, UFRGS, Porto Alegre.
UOMOTO, T. Y OZAWA, K. Recommendation for Self-Compacting Concrete. JSCE,
Concrete Engineering Series 31, Japan Society of Civil Engineers, Tókio, Japão 1999, 80p.
Livros Grátis
( http://www.livrosgratis.com.br )
Milhares de Livros para Download:
Baixar livros de Administração
Baixar livros de Agronomia
Baixar livros de Arquitetura
Baixar livros de Artes
Baixar livros de Astronomia
Baixar livros de Biologia Geral
Baixar livros de Ciência da Computação
Baixar livros de Ciência da Informação
Baixar livros de Ciência Política
Baixar livros de Ciências da Saúde
Baixar livros de Comunicação
Baixar livros do Conselho Nacional de Educação - CNE
Baixar livros de Defesa civil
Baixar livros de Direito
Baixar livros de Direitos humanos
Baixar livros de Economia
Baixar livros de Economia Doméstica
Baixar livros de Educação
Baixar livros de Educação - Trânsito
Baixar livros de Educação Física
Baixar livros de Engenharia Aeroespacial
Baixar livros de Farmácia
Baixar livros de Filosofia
Baixar livros de Física
Baixar livros de Geociências
Baixar livros de Geografia
Baixar livros de História
Baixar livros de Línguas
Baixar livros de Literatura
Baixar livros de Literatura de Cordel
Baixar livros de Literatura Infantil
Baixar livros de Matemática
Baixar livros de Medicina
Baixar livros de Medicina Veterinária
Baixar livros de Meio Ambiente
Baixar livros de Meteorologia
Baixar Monografias e TCC
Baixar livros Multidisciplinar
Baixar livros de Música
Baixar livros de Psicologia
Baixar livros de Química
Baixar livros de Saúde Coletiva
Baixar livros de Serviço Social
Baixar livros de Sociologia
Baixar livros de Teologia
Baixar livros de Trabalho
Baixar livros de Turismo