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ANÁLISE DE BLOCO EM CONCRETO ESTRUTURAL COM VARIAÇÃO DE UMIDADE
Elyel Augusto Silva dos Santos1, Niander Cerqueira Aguiar1,2, Victor Barbosa Souza1, Jonas Alexandre2, Afonso Rangel Garcez de Azevedo2, Gustavo Castro
Xavier2, Cristiano Pena Miller1 1Faculdade Redentor, 2Universidade Estadual do Norte Fluminense Darcy Ribeiro
e-mail: [email protected]
RESUMO
A busca de racionalização e minimização de custo levou a um crescimento do uso de blocos de concreto na construção civil. O mercado de Feira de Santana/BA acompanha tal tendência, tornando necessário conhecer a qualidade dos produtos locais. Assim, nesse trabalho verificou-se a qualidade de blocos de concreto em uma fábrica da cidade. Os blocos foram submetidos a análise dimensional, verificação da resistência à compressão com e sem a presença de água, segundo as normas NBR 6136:2006 e NBR 12118:2006. Os resultados indicam que os blocos apresentaram desconformidade quanto às dimensões e que há uma grande carência de conhecimento técnico, principalmente no que tange à dosagem dos blocos, acarretando elevação dos custos de produção, diminuindo a competitividade das empresas. As resistências à compressão dos blocos diminuíram quando foram submetidos a umidade, apresentando variações na ordem de 30% a 50% da resistência do projeto.
Palavras-chave: Bloco de concreto; alvenaria de vedação, qualidade; construção
civil.
INTRODUÇÃO
As construções em alvenaria estrutural em blocos de concreto tem sido cada vez
mais disseminadas na cultura da construção civil brasileira. Como a estrutura é
definida pelo próprio bloco de vedação, esses elementos usados na alvenaria
estrutural precisam atender diversas especificações das normas técnicas brasileiras
para que possam cumprir com eficácia sua função estrutural.
A busca de racionalização e minimização de custo levou a um crescimento do
uso de blocos de concreto na construção civil. O mercado de Feira de Santana/BA
acompanha tal tendência, tornando necessário conhecer a qualidade dos produtos
locais.
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Neste trabalho, o objetivo é caracterizar o comportamento de alvenaria estrutural
de blocos em concreto submetido a esforços de compressão, avaliando ação da
umidade. O escopo do trabalho pode ser resumido em realizar pesquisas com
analises experimentais da resistência à esforços de compressão dos blocos, analisar
através ensaios experimentais o comportamento de alvenaria estrutural em bloco de
concreto com a simulação de agentes externos no bloco e comprovar por meio de
ensaios destrutivos que a resistência características dos blocos, após este ser
adicionado ao solo natural, com efeito direto do lançou freático, diminui ao longo do
tempo.
1. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
1.1. CONCEITUAÇÃO DOS BLOCOS DE CONCRETO
Foi nos Estados Unidos que, no final do século XIX, surgiram os blocos de
concreto vazados. Conforme relata a Associação Brasileira de concreto Portland
(ABCP, 2000). Foi lá também que o uso da alvenaria com blocos de concreto atingiu
seu maior desenvolvimento, tendo rápido crescimento ainda na Europa,
particularmente na França, Inglaterra e Alemanha. Devido a esse pioneirismo, foi
natural o desenvolvimento, nos Estados Unidos e na Europa, das primeiras
pesquisas e processos construtivos racionalizados, sendo hoje essa influência
refletida em diversas normas. Medeiros (1993) afirma que mais de dois terços de
toda alvenaria feita nos Estados Unidos era em bloco de concreto.
O inicio da fabricação de blocos de concreto no Brasil se deu na década de
1950, com uma máquina de produção importada dos Estados Unidos. Andolfato et
Al. (2002) definem que dos materiais empregados para a produção das unidades de
alvenaria, sobressai o emprego dos blocos de concreto com função estrutural,
permitindo o emprego da técnica de coordenação modular como fator essencial na
sistematização e programação do projeto como um todo. Justamente por serem
modulares, os blocos tornam a construção mais racional, resultando em economia
tanto para os empreendedores quanto para o consumidor final (ABCP, 2000 a).
1.2. NORMAS PERTINENTES
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1.2.1 Dimensões dos blocos de concreto com função estrutural
A NBR 6136 (1994) limita à zona de graduação zero a permissão para uso de
agregado na produção de blocos, uma vez que ele normalmente não pode possuir
grãos com diâmetro superior a metade da espessura da menor parede do bloco, e
define ainda que os blocos devem atender as dimensões padronizadas permitindo-
se tolerância de 2 + mm para a largura e 3+ mm para altura e cumprimento. A menor
dimensão do furo, atendidas as demais exigências da norma, não deve ser inferior a
8,0 (oito) cm, para o bloco de 14 cm de largura, e a 12 cm, para o bloco de 19 cm de
largura, possuindo de transição com raio mínimo de 2,0 (dois) cm entres as paredes
longitudinais e transversais. A norma afirma que os blocos vazados de concreto
devem atender as dimensões presentes de acordo com tabela 1, e a espessura
mínima deve ser conforme a tabela 2.
Tabela 01 – Dimensões padronizadas nominais
Fonte: NBR 6136 (1994)
Tabela 02 – Dimensões padronizadas das paredes transversais
Fonte: NBR 6136 (1994)
1.2.2 Resistência dos blocos
A NBR 7173 (1982) trata que a resistência à compressão destes blocos é de 2,5
MPa para blocos analisados de forma individual. Já a norma a NBR 6136 (1994), diz
Dimensões Padronizadas
Dimensões Nominais (cm)
Designização Dimensões Padronizadas
(mm)
Largura Altura Comprimento
20x20x40 M-20
190 190 390
20x20x20 190 190 190
15x20x40 M-15
140 190 390
15x20x20 140 190 190
Dimensões Padronizadas
Designação Paredes Longitudinais
(mm)
Paredes Transversais
Paredes (mm)
Espessura Equivale (mm/m)
M-20 25 25 188
M-15 32 25 188
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que os blocos vazados de concreto, confeccionados de acordo com essa norma,
devem atender, quanto a seu uso, as seguintes classes: AE – para uso geral, como
em paredes externas acima ou abaixo do nível do solo, que podem estar expostas à
umidade ou intempéries, e que não recebem revestimento de argamassa de
cimento, Classe BE – limitada ao uso acima do nível do solo, em paredes externas
com revestimento de argamassa de cimento, para proteção contra intempéries e em
paredes não expostas as intempéries.
A resistência à compressão característica (Fbk) deve ser conforme a tabela 3.
Tabela 03 – Requisitos para Fbk, est.
1.2.3 Umidade relativa
A absorção de água determinada, em qualquer um dos blocos ensaiados e para
ambas as classes, deve ser menor ou igual a 10%. Quanto à retração por secagem
deve ser menor ou igual a 0,065%. Segundo LEITE et al. (2000), este aumento de
absorção ocorre devido à existência de porosidade e à elevada área superficial das
partículas finas de argila e do material cimentício.
Os métodos propostos pelas normas NBR 9777/87 e NBR 9937/87, referentes à
determinação de absorção de agregados miúdos e graúdos, respectivamente, são
apropriados para agregados naturais, pois estes podem ser considerados
impermeáveis, entretanto podem mostrar-se ineficientes aos agregados reciclados e
Requisitos para Fbk, est
Valores mínimos de Fbd(Mpa)
Valores da Resistência
Classe AE
Classe
BE
4,5 4,5
6 6 6
7 7 7
8 8 8
9 9 9
10 10 10
11 11 11
12 12 12
13 13 13
14 14 14
15 15 15
16 16 16
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porosos. Por esta razão, entende-se que todos os métodos oficiais de
caracterização de agregados, que utilizem água, tendem a apresentar resultados
incoerentes caso sejam utilizados agregados mais densos que a água, e com
elevada taxa de absorção. Além disto, ao adicionar mais água, este acréscimo
provavelmente influenciará na resistência à compressão. Entretanto, o fluxo de água
que migra ao interior do material pela alta porosidade, contribui para que haja melhor
aderência entre pasta e agregado, pois a pasta de cimento pode ser absorvida pelos
poros mais superficiais do agregado, contribuindo para o aumento da aderência.
Segundo AÏTCIN (2000), o agregado somente absorverá água da mistura,
quando o teor de água do agregado estiver inferior ao estado saturado com
superfície seca. No entanto, a água absorvida para dentro do agregado não contribui
para o abatimento, nem para sua resistência, pois se adota a hipótese de que esta
parcela não participe da hidratação do cimento. Esta suposição não explica os
aumentos de resistência obtidos por LATTERZA (1998), com valores superiores às
resistências à compressão dos concretos de referência.
Neste caso, a hipótese mencionada por AÏTCIN (2000), é válida quando se
garante que o elemento seja curado por imersão de água, impedindo a retirada de
água de hidratação do cimento por evaporação e o surgimento de retração por
secagem. Sendo assim, a melhor explicação dos resultados obtidos por LATTERZA
(1998), é que a parcela de água absorvida não participa da hidratação inicial do
cimento; porém, como está presente nos poros dos agregados reciclados, contribui
ao longo do tempo, para o processo de hidratação, proporcionando a chamada “cura
úmida interna”.
Para que as misturas no estado fresco, contendo agregados com elevada
absorção de água, não sejam prejudicadas, AÏTCIN (2000) comenta que a saturação
prévia do agregado por mais de 24hs, permite ao agregado leve saturar-se por
inteiro, não afetando na trabalhabilidade e no abatimento. No entanto, a massa do
concreto no estado fresco e endurecido, seria significativamente maior.
Ao analisar a pré-saturação dos agregados de RCD, ZORDAN et al. (1999)
verificaram que o fluxo de água em direção ao interior dos grãos é inexistente,
entretanto há aumento de porosidade na zona de transição pasta-agregado, por
causa da quantidade de água livre disponível na interface. Segundo GONÇALVES
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(2001), apesar de ter uma espessura muito delgada ao redor do agregado, a zona
de transição é geralmente mais fraca do que as outras duas fases.
1.2.4 Capeamento
Os capeamentos são finas camadas de um determinado material, dispostas
entre o elemento a ser ensaiado e as placas da máquina de ensaio, que reduzem os
efeitos das irregularidades no topo e base do corpo-de-prova, propiciando dessa
maneira uma distribuição mais uniforme das tensões. Os diferentes materiais usados
como capeamento levam a consideráveis variações nas resistências dos blocos,
influenciadas pelas propriedades de deformação do material que induzem à unidade
a um determinado estado de tensões.
Devido às restrições ocasionadas pela placa da máquina de ensaio, um estado
triaxial é criado nas unidades, e quando colocada uma camada de material entre a
unidade e essa placa o estado de tensões passa a ser influenciado pelas
propriedades de deformação.
De acordo com Kleeman e Page (1990), a resistência aparente das unidades
pode aumentar ou diminuir de acordo com a rigidez relativa do material de
capeamento e da unidade. Exemplificam que um material muito deformável se
expandirá bem mais lateralmente que a unidade, induzindo-a a tensões laterais de
tração, resultando uma ruína prematura por fendilhamento. De modo oposto, a maior
rigidez do material de capeamento induzirá a tensões de compressão lateral que
retardarão a ruína. As tensões induzidas dependem da espessura e das
propriedades de deformação do material sob tensão normal e cisalhante.
As normas de cada país recomendam a utilização de diferentes tipos de
capeamento. No Brasil, a NBR 7184 (1992) indica, para a regularização das faces de
trabalho do elemento a ser ensaiada, a utilização de pastas ou argamassas capazes
de apresentar, no momento do ensaio, resistência à compressão em corpos-de-
prova cilíndricos (50 x 100 mm) superior à prevista para o bloco a ensaiar. As pastas
ou argamassas podem ser à base de gesso, enxofre, cimento, pozolana ou
quaisquer outros materiais granulares que atendam aos requisitos de uniformidade e
resistência exigidos pela norma, não devendo exceder espessura média de três mm.
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Os capeamentos mais comuns (argamassa, enxofre, pasta de gesso e chapa de
fibra), segundo Maurenbrecher (1978), geram resultados semelhantes, desde que as
superfícies de carregamento sejam perfeitamente horizontais.
Materiais tipo borracha não são adequados, pois induzem a um rompimento
prematuro. Page e Kleeman (1991) realizaram ensaios de compressão em unidades
vazadas de concreto e cerâmicas (com diferentes dimensões) e em prismas.
Maurício (2003) também realizou ensaios à compressão com blocos vazados de
concreto (14 x 19 x 29 cm) com dois traços distintos e capeados com diferentes tipos
de material. Nos blocos com capeamento de borracha, a fissuração começou a
baixas cargas, tornando-se intensa no decorrer do ensaio, sendo a ruína
caracterizada ora por intensa fissuração, ora pelo cisalhamento diagonal
(MAURÍCIO, 2003).
Levando-se em conta as análises feitas por Page e Kleeman (1991), em que os
materiais que apresentavam maior rigidez ao cisalhamento permitiriam aos blocos
maiores cargas de compressão, e com os dados disponíveis e conhecimentos dos
materiais utilizados por Maurício (2003), nota-se que os resultados obtidos com os
ensaios do bloco tipo B são mais coerentes se comparados com os resultados
obtidos com os blocos tipo A. Os valores mais altos encontrados para os blocos
capeados com enxofre e gesso são justificados pela maior rigidez que esses
possuem frente aos demais e talvez pelo maior atrito proporcionado às placas da
prensa. Os baixos resultados obtidos nos ensaios com argamassa do bloco tipo A
pode ter sido ocasionado pelo esmagamento precoce do material de capeamento,
fato relatado por Maurício (2003)
Por ser o material mais deformável, já se esperavam as menores resistências
para os blocos capeados com a borracha. As teorias citadas por Maurenbrecher
(1978) e Kleeman e Page (1990) explicam tal fenômeno. Por fim, Drysdale et al.
(1994) afirmam que nenhuma das relações entre os ensaios com diversos tipos de
capeamento encontradas pode ser válida em virtude das diferentes propriedades
dos materiais de capeamento e dos diferentes efeitos que dependem tanto da
espessura do capeamento como da tensão de ruína. Citam ainda que capeamentos
deformáveis, que são totalmente prensados a cargas bem inferiores às cargas de
ruína, podem causar um efeito semelhante ao da condição imposta pelo
capeamento mais rígido naquele estágio.
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2 PLANEJAMENTO EXPERIMENTAL
O comportamento ao longo do tempo de blocos de concreto aplicados em
alvenaria estrutural e a influência da degradação nos mesmo, foi estudada em
ambientes agressivos submetidos a um alto nível lençol freáticos, logo tendo a
influência de sulfatos e como também em solos saturados.
Para realização dos ensaios foram utilizados blocos da família M15 e M20,
especificação da NBR 6136 (1994) com o mesmo padrão de fabricação, cura e
armazenagem com objetivo de verificar se a geometria dos blocos teria influência
nos valores de resistência característica a compressão do bloco (Fbk). Comprovando
tal redução da Fbk do bloco, consequentemente ocorrera redução de resistência na
parede estrutural.
2.1 MATERIAIS UTILIZADOS
Cimento: CPII F32
Areia fina com diâmetro entre 0,05 a 0,042mm
Aquisição dos blocos de concreto em alvenaria estrutural das classes:
M - 15
06 Blocos secos 14x19x39
06 Blocos secos 14x19x39
M - 20
06 Blocos secos 19x19x39
06 Blocos secos 19x19x39
2.2 DESCRIÇÕES DOS ENSAIOS
Os ensaios foram realizados em laboratório utilizando uma prensa para ensaios
de compressão axial onde os blocos forma capeados no laboratório com argamassa
nas superfícies em contato com a prensa, os blocos antes de serem conduzidos a
prensa passaram um período de 180dias.
A seguir são apresentados os ensaios que foram realizados na presente
pesquisa, bem como a sua normalização de referência.
Bloco seco
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Armazenamento do bloco com j > 28 dias
Capeamento com argamassa nas faces
Ruptura brusca
Bloco umedecido
Bloco totalmente imerso em um tanque com própria água do subsolo;
Bloco imerso por 06 meses;
Capeamento com argamassa nas faces;
Ruptura distribuída com fissuras verticais no sentido transversal do bloco.
2.3 VARIÁVEIS DE ESTUDO
Condições de exposição dos blocos:
Bloco seco;
Em um período de recorrência de 24h exposto ao ar, e outro período também
completo saturado do em água do próprio subsolo;
Saturado em um período permanentemente à água do próprio subsolo.
Quantidade de amostras para cada família:
06 Blocos secos 14x19x39
06 Blocos umedecidos 14x19x39
06 Blocos secos 19x19x39
06 Blocos umedecidos 19x19x39
3 ANALISE DOS RESULTADOS EXPERIMENTAIS
Os resultados demonstram que os blocos após serem submetidos à ação da
água do subsolo apresentam diminuição na sua resistência característica dos
blocos, contudo é necessário analisar com mais tempo para uma menor taxa de
erro. Portanto a estrutura possuirá o mesmo carregamento com um minoração de
resistência ao longo do tempo diminuindo a durabilidade da estrutura.
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3.1 COMPORTAMENTO DO BLOCO DE CONCRETO SUBMETIDO AOS
ESFORÇOS DE COMPRESSÃO
Os elementos de concreto apresentam comportamento distinto quando
submetidos a diferentes condições de ensaio (Figura 1). Devido ao efeito de
confinamento, os blocos de alvenaria de concreto apresentam ruína do tipo
cisalhamento cônicos (Figura 2).
Figura 1– Prensa de 100 Toneladas
Figura 2 – Ruptura brusca com fissuras no sentido das tensões verticais
Inicia-se com fissuração vertical, primeiramente nas paredes longitudinais e,
posteriormente, nos septos transversais. A perda de rigidez nas paredes
longitudinais induz ao aumento de fissuração nos septos transversais. A ruína ocorre
pela separação das paredes longitudinais e septos transversais. A camada de pasta
de cimento pode influenciar o comportamento dos blocos. Restrição lateral exercida
pela ruína dos elementos é caracterizada por sua divisão em duas partes distintas.
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3.2 ANÁLISE DA RESISTÊNCIA DOS BLOCOS DE CONCRETO
Os valores encontrados para a resistência axial dos blocos de concreto M15 e
M20 tiveram variações de acordo com o seu estado físico conforme o esperado. Na
simulação foram submergidos alguns blocos utilizando água obtida do próprio solo, e
foram comparados com os blocos secos para simulação do lençol freático e agentes
agressivos como sulfatos, cloretos e águas servidas. As amostras úmidas tiveram
redução de resistência quando comparado às amostras secas.
Através desta pesquisa constatou-se que progressivamente ocorre redução da
vida útil de uma estrutura. Os blocos da classe AE, enquadrados na NBR
6136(1994) para uso geral como paredes externas acima ou abaixo do nível do solo,
podem estar expostos à umidade ou intempéries e, por não receberem revestimento
de argamassa de cimento, estão sujeitos à essa variação de umidade.
Dos dados coletados na presente pesquisa, observou-se também que há a
necessidade de incremento da resistência característica a compressão dos blocos
estudados, para suprir a necessidade de resistência em tais situações, não
minorando a resistência de projeto dos prismas nas fundações.
Nas tabelas 04 e 05 são apresentados os resultados obtidos na análise dos
blocos da família M15, nas duas situações, seco e úmido.
Tabela 04 - Bloco de Concreto Seco – Família M15
Tabela 05 - Bloco de Concreto Submerso – Família M15
14x19x39
B1 B2 B3 B4 B5 B6
4,74 6,54 4,66 5,26 4,58 6,08
RESISTÊNCIA MÉDIA 5,31
14x19x39
B1 B2 B3 B4 B5 B6
3,99 4,38 4,24 4,41 4,64 4,79
RESISTÊNCIA MÉDIA 4,41
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No gráfico 01 (Figura 3) o resultado é apresentado de forma comparativa.
Figura 3 - Gráfico 01 - Resistência à compressão da classe M15 – bloco seco e o submerso.
Nas tabelas 06 e 07, e no gráfico 02 (figura 4) são apresentados os resultados
obtidos na análise dos blocos da família M20, nas duas situações, seco e úmido.
Tabela 06 - Bloco de Concreto Seco – Família M20
Tabela 07 - Bloco de Concreto Submerso – Familia M20
19x19x39
B1 B2 B3 B4 B5 B6
4,08 4,47 4,93 4,71 5,06 5,27
RESISTÊNCIA MÉDIA 4,75
19x19x39
B1 B2 B3 B4 B5 B6
3,05 2,97 3,21 2,41 2,36 3,42
RESISTÊNCIA MÉDIA 2,9
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Figura 4 - Gráfico 02 - Resistência à compressão da classe M20 – bloco seco e o submerso.
Conforme as figuras 03 e 04 as resistências diminuíram quando os blocos
foram submetidos a imersão com valores alcançados na ordem de 30% a 50% da
resistência do projeto. Os blocos M15 obtiveram uma menor diferença nos
resultados comparando com os blocos secos e saturados. Porém os blocos M20
quando umedecidos atingiram uma maior perda na resistência.
4 CONCLUSÃO
Os resultados indicam que os blocos apresentaram desconformidade quanto às
dimensões e que há uma grande carência de conhecimento técnico, principalmente
no que tange à dosagem dos blocos, acarretando elevação dos custos de produção,
diminuindo a competitividade das empresas.
Com relação a pesquisa, tanto os blocos M15 como os blocos M20
apresentaram decaimento nas resistências após submeter os mesmos à presença
de umidade, o que indica a iminente problemática para o uso dos mesmos em
situações de presença de água.
Mais testes devem ser feitos, variando-se a taxa de umidade e comparando
outros parâmetros de qualidade do produto.
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REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
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concreto simples para alvenaria estrutural – procedimentos. NBR 6136. Rio de
Janeiro, 1994.
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Janeiro, 1985.
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8949. Rio de Janeiro, 1985.
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Engenharia de Ilha Solteira, Universidade Estadual Paulista, Ilha Solteira. 2003.
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