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UNIVERSIDADE ESTADUAL DE FEIRA DE SANTANA

DEPARTAMENTO DE TECNOLOGIA

CURSO

DOSAGEM DE CONCRETOS UTILIZANDO A

FERRAMENTA COMPUTACIONAL BETONLAB

DE CASO PARA CONCRETO RECICLADO



CURSO DE ENGENHARIA CIVIL

RAFAEL ARAÚJO DE SOUSA


FERRAMENTA COMPUTACIONAL BETONLAB


Feira de Santana- BA

Setembro/2011




FERRAMENTA COMPUTACIONAL BETONLAB: ESTUDO




FERRAMENTA COMPUTACIONAL BETONLAB: ESTUDO


Monografia apresentada à disciplina Projeto

Final II do Curso de Engenharia Civil, da

Universidade Estadual de Feira de Santana,

como parte dos requisitos para obtenção do

grau de Bacharel em Engenharia Civil.

Orientador: Prof. Dr.Sc. Koji de Jesus

Nagahama

Co-Orientadora: Profª. Drª.Sc. Cintia Maria

Ariani Fontes

Feira de Santana - BA

Setembro/2011


DOSAGEM DE CONCRETOS UTILIZANDO A FERRAMENTA COMPUTACIONAL BETONLAB: ESTUDO


Esta monografia foi julgada e aprovada como parte dos requisitos para a obtenção do título de Bacharel em Engenharia Civil pela Universidade Estadual de Feira de Santana.

Feira de Santana, 13 de setembro de 2011.

APROVADA POR: ________________________________________________________ Prof. Dr. Sc. Koji de Jesus Nagahama (Orientador) Universidade Estadual de Feira de Santana _________________________________________________________ Profª. Dra. Sc. Cintia Maria Ariani Fontes (Co-Orientadora) Universidade Estadual de Feira de Santana _________________________________________________________ Profª. Dra. Sc. Mônica Batista Leite (Examinadora) Universidade Estadual de Feira de Santana

_________________________________________________________ Eng. M.Sc. Jodilson Amorim Carneiro (Examinador) Universidade Estadual de Feira de Santana

Dedico este trabalho aos meus pais, Miguel

e Ruth, fonte de minha inspiração.

AGRADECIMENTOS

Primeiramente a Deus, pelo dom da vida, e por sempre guiar os meus caminhos.

Aos meus pais, Miguel e Ruth, por terem me ensinado que gratidão, humildade, respeito,

honestidade, vontade de vencer e amor a Deus e ao próximo são os maiores valores que um

homem pode ter. Vocês são simplesmente tudo o que sempre precisei em minha vida.

À minha família, em especial aos meus avôs, Maria, Nucila, Albino e Miguel, pelas orações.

À minha irmã, Milena, pela cumplicidade de todos os momentos. O tempo que moramos

juntos me fez aprender que as pessoas precisam respeitar e amar as diferenças dos outros.

Você é a minha maior companheira.

À minha namorada, Fabiana, por me ensinar que posso qualquer coisa, e para isso, basta eu

ter vontade, e lutar.

Aos professores, e meus orientadores, Koji e Cintia, pela excelente orientação, confiança

depositada em mim, ensinamentos, apoio, amizade, paciência, e por estarem sempre dispostos

a me ajudar. Não teria conseguido sem a sua ajuda.

Aos amigos verdadeiros que fiz nessa universidade, e por todos os momentos que passamos

juntos. Minha caminhada foi muito mais serena, e feliz, por causa de vocês. Levarei vocês em

meu coração, para onde quer que eu vá.

À Professora Mônica, pelo auxílio em parte da fase laboratorial do meu trabalho.

Aos professores do curso de Engenharia Civil da Universidade Estadual de Feira de Santana,

pela amizade, ensinamentos e exemplo de profissionalismo.

Aos amigos do Mestrado, Jodilson, Adolfo e João, pelo companheirismo nos intermináveis

ensaios de caracterização no laboratório.

Ao Laboratório de Estruturas da COPPE/UFRJ, pela contribuição na realização de alguns

ensaios e pela presteza em disponibilizar o Betonlab Pro.

Aos técnicos do Laboratório de Materiais de Construção (LABOTEC) da UEFS, pela ajuda.

A todos que fizeram parte da minha história na UEFS, e me ajudaram direta ou indiretamente

para a realização deste trabalho.

RESUMO

Diversos são os métodos de dosagem de concreto, sejam para concretos convencionais, auto-

adensáveis e de alto desempenho. Todavia, cada metodologia de dosagem apresenta suas

respectivas restrições. Surge então, uma ferramenta computacional, com o objetivo de dosar

concretos, denominada Betonlab Pro, cuja fundamentação teórica se dá através de um modelo

denominado de MEC (Modelo do Empacotamento Compressível), desenvolvido por De

Larrard (1999). Nesse trabalho, procurou-se verificar a potencialidade dessa ferramenta de

dosagem, para concretos convencionais. Como não há ainda uma metodologia para dosar

concretos contendo agregados reciclados de resíduos de construção e demolição (RCD),

verificou-se, também, a potencialidade do software para a dosagem desse tipo de concreto,

com substituição de 100% dos agregados naturais (miúdo e graúdo) por agregados de RCD.

Os resultados mostraram que o Betonlab Pro é preciso para a dosagem de concretos

convencionais e com agregados de RCD, apresentando boas correlações entre os resultados

teóricos e práticos.

Palavras-Chave: dosagem, Modelo do Empacotamento Compressível, concreto, Betonlab

Pro

ABSTRACT

There are several methods for proportion for conventional, self compact and high

performance concrete. However, each method has its respective restrictions. A computational

tool, Betonlab Pro, based in a packing model denominated CPM (Compressible Packing

Model), developed by De Larrard (1999).was used.The aim of this study was to evaluate the

potential of this proportioning tool for conventional concrete. The absence of a proportioning

method for concrete containing recycled aggregate of construction and demolition waste

(CDW) allows verification of the software´s capability when used to proportioning this type

of concrete, with 100% replacement of natural aggregates (fine and coarse) aggregates of

RCD. The results demonstrated that the Betonlab Pro is a good proportioning tool when used

with conventional and recycled concrete. It presents good agreement between theoretical and

practical results.

Key words: proportioning, Compressible Packing Model, concrete, Betonlab Pro

LISTA DE FIGURAS

Figura 3.1 - Empacotamento virtual de partículas cúbicas .................................................................................... 24

Figura 3.2 - Misturas binárias com diferentes dominâncias: classe 1 dominante (a) e classe 2 dominante (b) ..... 25

Figura 3.3 - Efeito do afastamento ........................................................................................................................ 26

Figura 3.4 - Efeito de parede ................................................................................................................................. 26

Figura 3.5 - Fases do empacotamento durante o ensaio de demanda de água ....................................................... 29

Figura 3.6 - Fases do empacotamento ................................................................................................................... 30

Figura 3.7 - Cilindro e pistão para o ensaio de compactação ................................................................................ 31

Figura 3.8 – Criação do registro dos materiais ...................................................................................................... 32

Figura 3.9 – Escolha do tipo de material a ser inserido e do seu número de classes granulométricas................... 33

Figura 3.10 – Formação do banco de dados do cimento: informações (a) e composição (b) ................................ 34

Figura 3.11 - Formação do banco de dados do cimento: resistência à compressão, massa específica e ponto de

saturação (a) e granulometria (b) ........................................................................................................................... 35

Figura 3.12 - Formação do banco de dados do cimento: compacidade experimental com o superplastificante e

sem o superplastificante ........................................................................................................................................ 36

Figura 3.13 – Formação do banco de dados do agregado miúdo: informações do agregado (a); massa específica,

absorção de água e parâmetros “p” e “q” (b) ....................................................................................................... 37

Figura 3.14 - Formação do banco de dados do agregado miúdo: granulometria (a) e compacidade experimental

(b) .......................................................................................................................................................................... 38

Figura 3.15 - Formação do banco de dados do agregado graúdo: informações do agregado (a); massa específica,

absorção de água e parâmetros “p” e “q” (b) ....................................................................................................... 39

Figura 3.16 - Formação do banco de dados do agregado graúdo:granulometria (a) e compacidade experimental

(b) .......................................................................................................................................................................... 39

Figura 3.17 – Formação do banco de dados do aditivo superplastificante: informações, massa específica e teor de

sólidos.................................................................................................................................................................... 40

Figura 3.18 – Calibração dos parâmetros “p” e “q” dos agregados naturais........................................................ 41

Figura 3.19 – Escolha dos materiais constituintes da mistura ............................................................................... 42

Figura 3.20 – Definição dos parâmetros a serem calculados pelo Betonlab .......................................................... 43

Figura 3.21 – Simulação do traço inicial e otimizado no Betonlab ....................................................................... 43

Figura 4.1 – Configuração do ensaio do Funil de Marsh ....................................................................................... 46

Figura 4.2 – Posição do pistão antes (a) e depois (b) do ensaio de compactação .................................................. 48

Figura 4.3 – Resultado do ensaio de ponto de saturação ....................................................................................... 50

Figura 4.4 – Curva granulométrica do cimento ..................................................................................................... 51

Figura 4.5 - Curva granulométrica do agregado miúdo ......................................................................................... 53

Figura 4.6 - Curva granulométrica do agregado graúdo ........................................................................................ 54

Figura 4.7 – Leitura do abatimento do tronco de cone .......................................................................................... 55

Figura 4.8 – Adensamento dos corpos-de-prova ................................................................................................... 56

Figura 4.9 – Corpos-de-prova capeados ................................................................................................................ 57

Figura 4.10 - Configuração do ensaio de resistência à compressão axial: antes do ensaio (a) e depois do ensaio

(b) .......................................................................................................................................................................... 57

Figura 5.1 – Proporção final (em kg/m³) dos materiais constituintes do concreto ................................................ 59

Figura 5.2 – Comparação entre a granulometria do concreto dosado e uma granulometria contínua ................... 60

Figura 5.3 – Ensaio de abatimento realizado na mistura: vista frontal (a) e vista superior (b) .............................. 61

Figura 5.4 - Limites de resistência à compressão aos 07 dias ............................................................................... 63

Figura 5.5 - Limites de resistência à compressão aos 28 dias ............................................................................... 63

Figura 6.1 – Curva granulométrica do agregado miúdo RCD ............................................................................... 65

Figura 6.2 – Configuração do ensaio de absorção de água para os agregados de RCD ........................................ 66

Figura 6.3 – Curva de absorção do agregado miúdo de RCD ............................................................................... 68

Figura 6.4 – Curva granulométrica do agregado graúdo RCD .............................................................................. 70

Figura 6.5 – Configuração do ensaio de massa específica do agregado graúdo reciclado: retirada das bolhas de ar

através da bomba de vácuo (a) e conjunto picnômetro + agregado + água + placa de vidro (b) ........................... 72

Figura 6.6 – Curva de absorção do agregado graúdo de RCD ............................................................................... 73

Figura 6.7 - Calibração dos parâmetros “p” e “q” dos agregados reciclados ....................................................... 75

Figura 6.8 - Proporção final (em kg/m³) dos materiais constituintes do concreto reciclado ................................. 76

Figura 6.9 – Granulometria do concreto reciclado, gerada no Betonlab Pro ........................................................ 77

Figura 6.10 – Abatimento da mistura .................................................................................................................... 78

Figura 6.11 – Limites de resistência à compressão aos 07 dias ............................................................................. 79

Figura 6.12 – Limites de resistência à compressão aos 28 dias ............................................................................. 79

LISTA DE TABELAS

Tabela 3.1 - Índice k para diferentes protocolos de empacotamento ..................................................................... 27

Tabela 3.2 – Ensaios necessários para a formação do banco de dados do Betonlab Pro ...................................... 28

Tabela 4.1 – Teor de sólidos e massa específica do aditivo .................................................................................. 49

Tabela 4.2 – Características físico-químicas e mecânicas do cimento, e compacidade experimental ................... 52

Tabela 4.3 – Caracterização física do agregado miúdo e compacidade experimental ........................................... 53

Tabela 4.4 – Caracterização física do agregado graúdo e compacidade experimental .......................................... 54

Tabela 4.5 – Consumo (kg/m³) dos materiais constituintes dos concretos e resistência à compressão para a

calibração dos parâmetros “p” e “q” dos agregados ............................................................................................ 58

Tabela 4.6 – Resultado da calibração dos parâmetros “p” e “q” dos agregados naturais ...................................... 58

Tabela 5.1 – Valores de abatimento ...................................................................................................................... 60

Tabela 5.2 – Resultados experimentais e teóricos de resistência à compressão axial do concreto ........................ 62

Tabela 6.1 - Módulo de finura e dimensão máxima do agregado miúdo de RCD ................................................. 64

Tabela 6.2 – Massa específica do agregado miúdo RCD ...................................................................................... 65

Tabela 6.3 – Resultado do ensaio de absorção do agregado miúdo de RCD ......................................................... 67

Tabela 6.4 –Compacidade experimental do agregado miúdo RCD ....................................................................... 69

Tabela 6.5 - Módulo de finura e dimensão máxima do agregado graúdo RCD ..................................................... 69

Tabela 6.6 - Massa específica do agregado graúdo RCD ...................................................................................... 72

Tabela 6.7 – Resultado do ensaio de absorção do agregado miúdo de RCD ......................................................... 73

Tabela 6.8 – Compacidade experimental do agregado graúdo RCD ..................................................................... 74

Tabela 6.9 – Consumo (kg/m³) dos materiais constituintes dos concretos e resistência à compressão para a

calibração dos parâmetros “p” e “q” dos agregados reciclados ........................................................................... 74

Tabela 6.10 – Resultado da calibração dos parâmetros “p” e “q” dos agregados reciclados ............................... 75

Tabela 6.11 – Valores de abatimento .................................................................................................................... 77

Tabela 6.12 – Resultados experimentais e teóricos de resistência à compressão axial do concreto reciclado ...... 78

SUMÁRIO

1 INTRODUÇÃO .......................................................................................... 12

1.1 OBJETIVOS .............................................................................................................. 13

1.1.1 Objetivo Geral .................................................................................................... 13

1.1.2 Objetivos Específicos ......................................................................................... 14

1.2 ESTRUTURA DA MONOGRAFIA ......................................................................... 14

2 MÉTODOS PARA DOSAGEM DE CONCRETO CONVENCIONAL16

2.1 MÉTODO DO IPT/EPUSP (HELENE E TERZIAN, 1992) ..................................... 16

2.1.1 Requisitos para a dosagem ................................................................................. 16

2.1.2 Conceitos importantes do método ...................................................................... 17

2.1.3 Metodologia experimental .................................................................................. 17

2.1.4 Vantagens do método ......................................................................................... 18

2.1.5 Desvantagens do método .................................................................................... 19

2.2 MÉTODO DO ACI/ABCP (RODRIGUES, 1995) .................................................... 19

2.2.1 Requisitos para a dosagem ................................................................................. 19

2.2.2 Conceitos importantes do método ...................................................................... 20

2.2.3 Metodologia experimental .................................................................................. 20

2.2.4 Vantagens do Método ......................................................................................... 21

2.2.5 Desvantagens do Método ................................................................................... 21

3 FERRAMENTA COMPUTACIONAL BETONLAB PRO ................... 23

3.1 MODELO DO EMPACOTAMENTO COMPRESSÍVEL DE PARTÍCULAS

GRANULARES (MEC) ........................................................................................................... 23

3.1.1 Empacotamento Virtual ...................................................................................... 23

3.1.2 Empacotamento Real .......................................................................................... 26

3.2 PROPRIEDADES NECESSÁRIAS DOS MATERIAIS UTILIZADOS PARA A

FORMAÇÃO DO BANCO DE DADOS DO BETONLAB PRO ............................................ 28

3.2.1 Ponto de saturação e compatibilidade com o cimento ........................................ 28

3.2.2 Compacidade experimental do cimento ............................................................. 29

3.2.3 Compacidade experimental de empacotamento dos agregados ......................... 30

3.2.4 Parâmetros “p” e “q” dos agregados .................................................................. 31

3.3 PASSO-A-PASSO DE DOSAGEM UTILIZADO NO BETONLAB PRO ............... 32

3.3.1 Formação dos registros dos materiais ................................................................. 32

3.3.2 Composição do banco de dados do cimento ....................................................... 34

3.3.3 Composição do banco de dados do agregado miúdo .......................................... 36

3.3.4 Composição do banco de dados do agregado graúdo ......................................... 38

3.3.5 Composição do banco de dados do aditivo químico .......................................... 40

3.3.6 Calibração dos parâmetros “p” e “q” ................................................................ 40

3.3.7 Etapa de dosagem do concreto ........................................................................... 42

4 MATERIAIS E MÉTODOS ...................................................................... 45

4.1 MATERIAIS .............................................................................................................. 45

4.1.1 Procedimentos para determinação das propriedades dos materiais .................... 45

4.1.2 Resultados dos ensaios de caracterização ........................................................... 49

4.2 MÉTODOS ................................................................................................................ 54

4.2.1 Procedimento de mistura do concreto ................................................................ 55

4.2.2 Ensaio de abatimento do tronco de cone ............................................................ 55

4.2.3 Moldagem, adensamento e cura dos corpos-de-prova ........................................ 56

4.2.4 Ensaio de resistência à compressão .................................................................... 56

4.2.5 Determinação dos parâmetros “p” e “q” ........................................................... 57

5 APRESENTAÇÃO E ANÁLISE DOS RESULTADOS ......................... 59

5.1 ABATIMENTO ......................................................................................................... 60

5.2 RESISTÊNCIA À COMPRESSÃO .......................................................................... 61

6 ESTUDO DE CASO: RCD ........................................................................ 64

6.1 CARACTERIZAÇÃO DOS MATERIAIS ............................................................... 64

6.1.1 Agregado miúdo ................................................................................................. 64

6.1.2 Agregado graúdo ................................................................................................ 69

6.1.3 Determinação dos parâmetros “p” e “q” dos agregados de RCD ..................... 74

6.2 DOSAGEM DOS CONCRETOS RECICLADOS .................................................... 75

6.3 RESULTADOS ......................................................................................................... 76

6.3.1 Abatimento do tronco de cone ............................................................................ 76

6.3.2 Resistência à compressão ................................................................................... 78

7 CONCLUSÕES .......................................................................................... 81

8 SUGESTÕES PARA TRABALHOS FUTUROS .................................... 83

12

1 INTRODUÇÃO

O concreto é o material mais utilizado na construção civil. Os primeiros a serem

produzidos pela humanidade eram compostos por cimento Portland, agregado miúdo,

agregado graúdo e água, cujas resistências à compressão dificilmente ultrapassavam o valor

de 10 MPa (FORMAGINI, 2005).

Com a exigência do mercado da construção civil, estruturas mais esbeltas tem sido

criadas. Tais estruturas demandam concretos mais resistentes, novos mecanismos de

lançamento e adensamento, bem como, buscam atender aos critérios de durabilidade impostos

para cada caso. Por isso, esse material vem sendo alvo de pesquisas de modo a acompanhar

todo esse desenvolvimento na área da construção sem perder a competitividade. Segundo

Boggio (2000), há um consenso quanto a sua viabilidade econômica e capacidade de

aplicação técnica. Esses fatores justificam o interesse permanente em pesquisas cujo objetivo

é o aperfeiçoamento desse material, por meio da melhoria de suas propriedades quanto à

trabalhabilidade, resistência mecânica e durabilidade.

Para cada aplicação, torna-se necessário que o concreto atenda a determinados

parâmetros no estado fresco, os quais garantam adequados lançamento e adensamento, e no

estado endurecido, propriedades suficientemente coerentes às solicitações estruturais,

atendendo, simultaneamente, aos requisitos de durabilidade. Por exemplo, para concretos

auto-adensáveis, é importantíssimo haver fluidez e coesão suficientes para o material se

acomodar, através de seu peso próprio, por entre as fôrmas e armaduras da estrutura sem a

necessidade de vibração, e sem segregar. Isso indica que o mercado tem demandado concretos

cada vez mais distintos, e devido a esse fato, devem ser dosados de maneira adequada.

Dosar concreto adequadamente significa utilizar materiais (naturais ou não) cujas

características e proporcionamento, incorporem à mistura, as propriedades necessárias para

cada caso. Para isso, é importante a utilização de métodos de dosagem adequados a cada

situação. Existem diversas metodologias para dosagem de concretos, como por exemplo, os

métodos da Associação Brasileira de Cimento Portland (ABCP) e do Instituto de Pesquisas

Tecnológicas/Escola Politécnica da Universidade de São Paulo (IPT/EPUSP). Conhecidos

como tradicionais, dosam concretos com resistência de até 50 MPa, de forma econômica. Para

a dosagem de concretos compreendidos em faixas de resistências maiores, tornam-se

inviáveis economicamente. É importante ressaltar que essas metodologias tradicionais foram

13

desenvolvidas para a dosagem com a utilização de materiais naturais, sendo restritas à

utilização de materiais não naturais (como aditivos e adições, os quais estão recebendo

atenção especial ultimamente).

Há também alguns métodos para dosagem de concretos de alta resistência, como o de

Aïtcin, o qual, segundo Formagini (2005), é capaz de dosar concretos compreendidos na faixa

entre 50 e 140 MPa, além de levar em consideração, diferentemente dos métodos citados

anteriormente, os efeitos da inserção da sílica ativa e do aditivo plastificante na mistura.

Porém, não é adequado para a dosagem de concretos nos quais sejam incorporados outros

materiais, como cinza volante e resíduos de construção e demolição (RCD), e para concretos

de resistências compreendidas fora da faixa citada.

Dos métodos citados, todos apresentam restrições quanto ao tipo de concreto a ser

dosado. Porém, há o Modelo de Empacotamento Compressível (MEC), proposto por De

Larrard (1999), o qual:

[...] é estruturado dentro de um quadro teórico científico solidamente estabelecido. Sua eficiência foi comprovada para diferentes tipos de concreto. Com essa formulação, podem ser dosados, dentre outros, concretos de resistência normal, de alto desempenho, com pós-reativos, jateados, auto-adensáveis, compactados a rolo e de diferentes densidades (FORMAGINI, 2005, p. 4).

Além de ser uma metodologia para a dosagem de concreto, pode ser implementada

computacionalmente, a exemplo do programa Betonlab Pro, desenvolvido no Laboratoire

Central des Ponts et Chaussees (LCPC) com base no MEC.

O Betonlab Pro é um simulador para diferentes composições de misturas, com o propósito de selecionar de maneira adequada os materiais para atender às propriedades desejadas do concreto, tanto no estado fresco quanto após o endurecimento (CORDEIRO, 2006, p. 284).

Nesse trabalho foi verificada a potencialidade desse simulador de misturas, através da

validação experimental dos valores simulados no programa (valores teóricos).

1.1 OBJETIVOS

1.1.1 Objetivo Geral

O objetivo principal desse trabalho é utilizar a ferramenta computacional Betonlab Pro

para dosar concreto, validando experimentalmente os valores teóricos simulados no programa.

14

1.1.2 Objetivos Específicos

Os objetivos específicos desse trabalho são:

a) Estudar os princípios fundamentais do modelo do empacotamento

compressível;

b) Demonstrar a precisão da ferramenta, através da correlação entre algumas das

mesmas propriedades obtidas do concreto, simuladas no Betonlab Pro, e as

propriedades da mistura experimental (neste trabalho foram verificados o

abatimento do tronco de cone e a resistência à compressão);

c) Realizar um estudo de caso, verificando a potencialidade do software para a

dosagem de concreto reciclado, com substituição de 100% dos agregados

naturais (miúdo e graúdo) por agregados de RCD.

1.2 ESTRUTURA DA MONOGRAFIA

No primeiro capítulo é realizada uma introdução à pesquisa, comentando sobre a

evolução do concreto, ressaltando-se algumas das aplicações desse material, as quais

justificam a necessidade crescente de se desenvolver novas metodologias de dosagem para

que o material alcance as propriedades desejadas. São descritos também os objetivos geral e

específicos desse trabalho.

O segundo capítulo discorre sobre duas metodologias para a dosagem de concretos

convencionais: os métodos do IPT/EPUSP e da ABCP, abordando seus principais conceitos,

caracterização preliminar do cimento e agregados, solicitações de projeto, metodologia

experimental de dosagem e algumas considerações sobre cada um desses métodos.

Para a dosagem de concretos com a utilização do Betonlab Pro é necessário

caracterizar os materiais os quais farão parte da mistura, para a composição do banco de

dados do programa, e posterior otimização, para atender as propriedades almejadas para o

concreto. O capítulo três apresenta o MEC (metodologia que fundamenta o programa), as

metodologias de caracterização de todos os materiais que serão utilizados (cimento, agregados

e aditivos) e o passo-a-passo de utilização do programa para realizar a dosagem.

O capítulo quatro apresenta os resultados dos ensaios de caracterização dos materiais.

15

O capítulo cinco apresenta os resultados experimentais dos ensaios realizados no

concreto dosado, correlacionando-os com os resultados teóricos referentes às mesmas

propriedades simuladas no Betonlab Pro.

No capítulo seis é realizado um estudo de caso: Dosagem de concreto reciclado com

100% de agregados miúdo e graúdo de RCD. Verifica-se, com esse estudo de caso, a

potencialidade do Betonlab Pro para a dosagem de concretos com a utilização do RCD.

No último capítulo serão apresentadas as conclusões sobre esse trabalho.

16

2 MÉTODOS PARA DOSAGEM DE CONCRETO CONVENCIONAL

Dosar concreto é encontrar o proporcionamento adequado entre os materiais da

mistura (cimento, água, agregados, aditivos e adições), com o propósito de se alcançar

determinadas propriedades (tanto no estado fresco como no estado endurecido), previstas em

projeto, e com o menor custo possível.

Existem diversas metodologias para dosagem de concretos, sejam convencionais, de

alta resistência ou auto-adensáveis. Este capítulo tem como finalidade abordar duas

metodologias para dosagem de concretos convencionais, objeto desse estudo.

2.1 MÉTODO DO IPT/EPUSP (HELENE E TERZIAN, 1992)

Esse método foi desenvolvido pelo IPT (Instituto de Pesquisas Tecnológicas) e pela

EPUSP (Escola Politécnica da Universidade de São Paulo). É uma metodologia experimental,

e por apresentar um simples processo de proporcionamento dos materiais constituintes da

mistura, é bastante utilizado no Brasil.

2.1.1 Requisitos para a dosagem

Para a dosagem adequada de um concreto, é necessário conhecer as características dos

materiais os quais constituirão a mistura, bem como, deve-se saber a situação sob a qual o

concreto será submetido. Os requisitos necessários para a dosagem são, segundo Helene e

Terzian (1992):

a) Tipo, classe e nível de resistência à compressão, aos 28 dias, do cimento;

b) Granulometria, massa unitária, massa específica e coeficiente de inchamento

do agregado miúdo;

c) Granulometria, dimensão máxima característica, massa unitária e massa

específica do agregado graúdo;

d) Resistência característica do concreto à compressão de projeto (fck);

e) Escolha da dimensão máxima característica do agregado graúdo;

f) Escolha da consistência do concreto;

17

g) Determinação da relação água/cimento (a/c) para corresponder aos requisitos

de durabilidade de cada caso;

h) Estimativa de perda de argamassa do concreto devido ao sistema de transporte

e lançamento (varia em geral entre 2 e 4%).

2.1.2 Conceitos importantes do método

Para o desenvolvimento do método torna-se fundamental saber que:

a) A relação água/cimento (a/c) é o parâmetro de maior relevância para concretos

estruturais;

b) A economia do concreto é diretamente proporcional ao aumento da dimensão

máxima característica do agregado graúdo e ao menor abatimento do tronco de

cone;

c) As Leis de Abrams, Lyse e Molinari são denominadas de “Leis de

Comportamento”;

d) É possível criar um diagrama de dosagem (conhecido como modelo de

comportamento), o qual correlaciona, para concretos dosados com os mesmos

materiais, a resistência à compressão (fcj), em determinada idade (em MPa),

com o consumo de cimento (C) em Kg/m³; resistência à compressão com a

relação a/c; a relação a/c com o consumo de agregados secos (m) em kg; e o

consumo de agregados secos com o consumo de cimento, em kg.

2.1.3 Metodologia experimental

Essa metodologia é realizada com o propósito de traçar o diagrama de dosagem para o

concreto. As etapas de dosagem são:

a) Ensaios de caracterização dos materiais constituintes;

b) Determinação da relação água/cimento, através de equações apresentadas por

Helene e Terzian (1992), as quais correlacionam a resistência à compressão

para diferentes idades e a relação a/c, para diversos tipos de cimento;

18

c) Determinação do teor de argamassa seca, através de tentativas e observações

práticas, a partir da utilização de um traço de referência, sugerido por Helene e

Terzian (1992) como sendo 1:5 (cimento: agregados secos totais, em massa);

d) Determinação dos traços auxiliares (1:3,5 e 1:6,5). Deve-se ressaltar que, para

obter esses novos traços, deve-se fixar o mesmo abatimento e o teor de

argamassa do traço 1:5, para traçar o diagrama de dosagem.

Obtidos os três traços, devem ser realizadas as misturas experimentais para efetuar as

seguintes determinações:

a) Relação água/cimento, para alcançar o abatimento desejado;

b) Consumo de cimento por metro cúbico de concreto;

c) Massa específica do concreto no estado fresco;

d) Abatimento do tronco de cone;

e) Resistência à compressão nas idades desejadas, através da moldagem e ruptura

de corpos-de-prova.

Após essas determinações, traça-se o diagrama de dosagem para a família de concretos

estudada.

2.1.4 Vantagens do método

a) O método necessita de poucos ensaios de caracterização dos agregados, e

possibilita a utilização de diversos materiais, ocasionando a aplicação do

método quase que sem restrições, até para concretos de alta resistência

(BOGGIO, 2000; ALVES, 2000);

b) O diagrama de dosagem obtido mostra o modelo de comportamento de um

concreto dosado com determinados materiais, para um dado abatimento, dentro

de uma faixa de referência, ou seja, não é necessário repetir o processo de

dosagem experimental para se obter o traço, consumo de cimento e relações a/c

para concretos compreendidos nessa faixa (ALVES, 2000);

c) O teor de argamassa obtido experimentalmente evita uma dosagem com muita

ou pouca argamassa.

19

2.1.5 Desvantagens do método

a) O fato da obtenção do teor de argamassa ideal ser feito de maneira

experimental, faz com que dependa exclusivamente da experiência do

responsável pela dosagem, o que pode acarretar erros;

2.2 MÉTODO DO ACI/ABCP (RODRIGUES, 1995)

Esse método de dosagem, formulado pela ABCP, foi desenvolvido a partir dos

métodos do American Concrete Institute (ACI) e do Portland Cement Institute (PCI), com

adaptações às características e condições brasileiras. É um método fundamentado em

metodologias experimentais, e adaptado, segundo Rodrigues (1995), a agregados miúdos e

graúdos enquadrados pela NBR 7211 (ABNT, 2005), devido ao fato de serem os mais

utilizados na elaboração de concretos no Brasil.

2.2.1 Requisitos para a dosagem

Para se realizar uma dosagem de forma adequada, é de fundamental importância ter

conhecimento de algumas propriedades dos materiais constituintes da mistura, bem como,

devem ser previstas as condições da obra e exigências de projeto. Os requisitos necessários

para essa metodologia de dosagem, segundo Rodrigues (1995), são:

a) Tipo, massa específica e nível de resistência, aos 28 dias, do cimento;

b) Massa específica e análise granulométrica do agregado miúdo;

c) Massa específica, análise granulométrica e massa unitária compactada do

agregado graúdo;

d) Resistência característica à compressão de projeto do concreto (fck);

e) Escolha da dimensão máxima característica do agregado graúdo;

f) Escolha da consistência do concreto (medida através do abatimento do tronco

de cone);

g) Condições de exposição ou finalidade da obra (durabilidade requerida), fator

preponderante para a determinação, por exemplo, da relação a/c e do tipo de

cimento.

20

2.2.2 Conceitos importantes do método

O método em questão considera alguns conceitos como fundamentais para o bom

procedimento de dosagem:

a) Metodologia fundamentada no método do volume absoluto;

b) Método recomendado para concretos cuja consistência seja de semi-plástica à

fluida, ou seja, deve apresentar trabalhabilidade para ser moldado in loco;

c) A relação a/c pode ser calculada através de uma aproximação (denominada de

curva de Walz), cuja fundamentação se dá por meio de uma correlação entre a

resistência do concreto, a qual deve estar compreendida na faixa entre 10 e 40

MPa, e a resistência do cimento, aos 28 dias (a relação água/cimento,

utilizando essa curva aproximada, compreende-se entre 0,45 e 0,80);

d) Os abatimentos preconizados para o cálculo do consumo aproximado de água

em l/m³ estão no intervalo de 40 a 100 mm, para agregados graúdos com

dimensão máxima característica entre 9,5 a 38 mm;

e) O consumo de cimento, em kg/m³, normalmente varia entre 200 e 400 Kg/m³;

f) O proporcionamento dos agregados é determinado através do teor ótimo de

brita. O teor de areia é determinado através da diferença do volume do concreto

e os volumes absolutos de todos os outros materiais constituintes.

2.2.3 Metodologia experimental

As etapas de dosagem desse método são:

a) Ensaios de caracterização dos materiais;

b) Fixação da relação água/cimento (curva de Walz);

c) Determinação do consumo de água por metro cúbico, calculado de acordo com

a dimensão máxima da brita e o abatimento;

d) Determinação do consumo de cimento (razão entre o consumo de água e a

relação água/cimento);

e) Determinação do consumo de brita, tabelado em função de sua dimensão

máxima e do módulo de finura da areia;

21

f) Determinação do consumo de areia, pelo método do volume absoluto;

g) Apresentação do traço, que é calculado pela razão da massa dos materiais e a

massa de cimento, por metro cúbico;

h) Realização da mistura experimental para eventuais correções.

2.2.4 Vantagens do Método

a) Como é um método baseado na utilização de tabelas compostas por estudos

experimentais pregressos, há uma facilidade no procedimento de dosagem;

b) Esse método, desenvolvido para a dosagem de concretos plásticos, com o

menor consumo de areia, apresenta como vantagens a diminuição do custo e a

facilidade de identificação de misturas inadequadas, seja por falta ou excesso

de argamassa (ALVES, 2000).

2.2.5 Desvantagens do Método

a) O abatimento máximo a ser considerado é de 100 mm;

b) As relações água/cimento preconizadas por esse método são maiores do que

0,45;

c) O gráfico que fornece a relação a/c, faz correlação com a resistência do

cimento, porém não especifica o tipo de cimento utilizado (ALVES, 2000),

sendo mais sensato, portanto, adotar valores de água de amassamento e de

resistências médias obtidas de forma experimental, para os agregados e tipos de

cimento a serem empregados efetivamente no concreto a ser dosado

(BOGGIO, 2000);

d) Pela curva de Walz, percebe-se que o método é limitado a concretos cuja

resistência à compressão, aos 28 dias, esteja compreendida entre 10 e 40 MPa;

e) Uma das maiores desvantagens dessa metodologia é que todas essas tabelas

construídas para a dosagem de concretos não abrangem todos os tipos de

materiais, muitas vezes não podendo se adequar àqueles disponíveis localmente

(BOGGIO, 2000; ALVES, 2000);

22

f) Existem limitações do método quanto à utilização de plastificantes e

superplastificantes, pois a tabela utilizada para o consumo de água para um

dado abatimento e dimensão máxima do agregado graúdo desconsidera a

utilização de aditivos plastificantes e superplastificantes (BOGGIO, 2000).

23

3 FERRAMENTA COMPUTACIONAL BETONLAB PRO

O Betonlab Pro é uma ferramenta computacional desenvolvida com base no Modelo

do Empacotamento Compressível (MEC), a qual é capaz de realizar a otimização de misturas

granulares para serem alcançadas as propriedades do desejadas concreto. Ou seja, a partir dos

parâmetros almejados, como resistência à compressão, trabalhabilidade, ou consumo de

cimento, por exemplo, o programa determina, através de simulações, o traço otimizado, para

atender a esses parâmetros.

Antes de utilizar a ferramenta de dosagem Betonlab Pro, faz-se necessário

compreender o modelo que fundamenta toda a estrutura do programa (conhecido como MEC),

bem como, os ensaios de caracterização necessários para a sua correta utilização e o passo-a-

passo de dosagem utilizando-se o programa.

3.1 MODELO DO EMPACOTAMENTO COMPRESSÍVEL DE PARTÍCULAS

GRANULARES (MEC)

Os métodos convencionais de dosagem, que fundamentam-se em procedimentos

empíricos, em função do abatimento e resistência à compressão, não abordam critérios de

otimização da mistura granular, fornecendo um material heterogêneo, além de serem

limitados ao uso de alguns materiais. O MEC, ao contrário, é uma metodologia que aborda a

questão do empacotamento dos grãos de uma mistura seca, para dosagem de concretos com a

utilização de diversos tipos de material (cimento, agregados miúdo, graúdo e adições

minerais). Esse modelo trata de dois tipos de empacotamento: o empacotamento virtual e o

real.

3.1.1 Empacotamento Virtual

A compacidade virtual de empacotamento (β) pode ser definida como a máxima

compacidade possível de uma mistura granular monodispersa (mistura que apresenta uma

única classe granulométrica, ou que a discriminação dos grãos de distintas classes é difícil de

ser realizada), organizando os grãos um a um em um terminado volume (FORMAGINI,

2005). Um exemplo bem fácil de visualizar isso está representado na Figura 3.1, no qual

24

cubos idênticos (representando, nesse caso, uma única classe granulométrica), quando

empilhados um a um, apresentam a compacidade virtual de empacotamento (β) igual a 1, ou

seja, ausência de vazios.

Figura 3.1 - Empacotamento virtual de partículas cúbicas

(Fonte: FORMAGINI, 2005)

Outro conceito de muita relevância para esse modelo é o de classe dominante. Se

houver, em uma mistura, diferentes classes de grãos, caso não haja segregação, a classe

dominante é aquela a qual mantém a continuidade sólida do corpo granular (FORMAGINI,

2005). Nem sempre a classe dominante é a de maior diâmetro. A Figura 3.2 demonstra que a

classe dominante de um esqueleto granular pode ser tanto a classe composta por grãos de

menor tamanho como pela classe composta pelos grãos de maior tamanho (as classes de

maior e menor tamanho foram chamadas por Formagini (2005) de classe 1 e classe 2,

respectivamente).

Quando a classe dominante é a classe 1, seus grãos bloqueiam o volume e os grãos da

classe 2 “chacoalham” nos espaços vazios deixados pela classe 1. Porém, quando a classe

dominante é a classe 2, os seus grãos bloqueiam os espaços vazios deixados pelos grãos da

outra classe, a qual, por sua vez, “flutua” no interior da massa da classe 2 (SILVA, 2004).

25

Figura 3.2 - Misturas binárias com diferentes dominâncias: classe 1 dominante (a) e classe 2 dominante (b)


Partindo-se do pressuposto de que as misturas estão imersas em um meio líquido,

quando não se tem uma classe dominante, está ocorrendo uma suspensão, ou seja, é o fluido o

responsável pela continuidade da mistura (FORMAGINI, 2005).

O máximo empacotamento alcançado por uma mistura seria quando os grãos menores

ocupassem todos os vazios deixados pelos grãos maiores.

Quando os diâmetros das partículas das classes da mistura não são tão distantes entre

si, há dois efeitos que podem causar a diminuição do empacotamento dessa mistura, e devem

ser levados em consideração quando for calculado o empacotamento virtual. São eles: o efeito

de parede e de afastamento.

A ilustração do efeito de afastamento está disposta na Figura 3.3. Se um grão de uma

classe de menor diâmetro é inserido em um empacotamento de grãos da classe de maior

diâmetro (nesse caso, dominante), o mesmo gera pontualmente um afastamento entre os grãos

da classe dominante, pois não é mais tão pequeno que possa ocupar o espaço existente entre

os grãos da classe dominante sem provocar uma perturbação (SILVA, 2004).

26

Figura 3.3 - Efeito do afastamento


O efeito de parede é mostrado na Figura 3.4. Ocorre quando um grão de maior

diâmetro, isolado, é imerso no empacotamento dos grãos de menor diâmetro (que é a classe

dominante), sendo que essa inserção provocará o surgimento de vazios na área de transição

entre as duas classes (DE LARRARD, 1999).

Figura 3.4 - Efeito de parede


3.1.2 Empacotamento Real

Quando se submete uma mistura granular a um procedimento de empacotamento, é

praticamente impossível se alcançar a compacidade virtual para aquela determinada classe.

Isso significa dizer que, por exemplo, se fosse colocado em um recipiente um material cujas

partículas as quais o constituíssem fossem cúbicas, nunca seria alcançada, por um

27

procedimento real de compactação, a compacidade real igual à compacidade virtual (nesse

caso dos cubos β = 1, ou seja, 100% de empacotamento). A relação entre os empacotamentos

real e virtual é dada por um índice K denominado de fator de empacotamento, o qual mede a

aproximação que o empacotamento real apresenta em relação ao virtual. De acordo com De

Larrard (1999), o valor desse índice depende apenas do processo de empacotamento adotado.

A expressão que fornece o valor do índice de empacotamento K, para uma mistura

monodispersa, é apresentada pela equação 3.1:

� = 1βΦ − 1

�3.1�

Sendo Φ a compacidade real, determinada através do ensaio de compactação e β, a

compacidade virtual. A Tabela 3.1 apresenta os valores de K para cada protocolo de

empacotamento.

Tabela 3.1 - Índice k para diferentes protocolos de empacotamento

Protocolo de empacotamento Índice k

Lançamento simples 4,10

Pilonamento 4,50

Vibração 4,75

Demanda d'água 6,70

Vibração + compactação de 10 Kpa 9,00

Empacotento Virtual ∞ (Fonte: DE LARRARD, 1999)

O quadro teórico do MEC tem como objetivo determinar as características do

empacotamento granular seco, dependendo apenas conhecer a compacidade virtual de cada

material que constituirá a mistura, o protocolo de empacotamento, bem como, suas demais

propriedades.

28

3.2 PROPRIEDADES NECESSÁRIAS DOS MATERIAIS UTILIZADOS PARA A

FORMAÇÃO DO BANCO DE DADOS DO BETONLAB PRO

Para dosar concretos utilizando a ferramenta Betonlab Pro, faz-se necessário

caracterizar todos os materiais os quais constituirão a mistura (cimento, agregados e aditivo

químico), para posterior composição do banco de dados do programa. A Tabela 3.2 mostra

quais são as propriedades necessárias dos materiais utilizados para a dosagem no Betonlab

Pro, bem como, as respectivas normas ou ensaios.

Tabela 3.2 – Ensaios necessários para a formação do banco de dados do Betonlab Pro

Propriedades Material

- Cimento Aditivo

Químico Agregado Graúdo

Agregado Miúdo

Massa Específica NBR NM 23

(ABNT, 2001) -

NBR NM 53 (ABNT, 2003)

NBR NM 52 (ABNT, 2003)

Concentração de Sólidos

- Fornecido pelo

fabricante - -

Ponto de Saturação/ Compatibilidade

- Funil de Marsh (Aïtcin, 2000)

- -

Distribuição Granulométrica

Granulometria à Laser

- NBR NM 248 (ABNT, 2003)

NBR NM 248 (ABNT, 2003)

Composição De Bogue Análise Química - - -

Compacidade Experimental

Demanda d’água (De Larrard, 1999)

- Compressão + Vibração

(De Larrard, 1999)

Compressão + Vibração

(De Larrard, 1999)

Resistência à Compressão

NBR 7215 (ABNT, 1996)

- - -

Absorção de Água - - NBRNM 53

(ABNT, 2003) NBR NM 30

(ABNT, 2001)

Parâmetros “p” e “q” - - Betonlab Pro Betonlab Pro

A seguir são discutidas as seguintes propriedades dos materiais: compatibilidade e

ponto de saturação entre o cimento e aditivo químico, compacidade do cimento (demanda

d’água) e dos agregados (compressão + vibração) e os parâmetros “p” e “q”.

3.2.1 Ponto de saturação e compatibilidade com o cimento

Aïtcin (2000) afirma que o ponto de saturação é o máximo valor de dosagem de

superplastificante o qual provoca uma mudança no comportamento reológico da pasta

(aumento da fluidez da mistura). Formagini (2005) explicita que quando esse valor é

29

alcançado, não há mais absorção das moléculas do aditivo dispersante, livre na fase líquida,

por parte das partículas de cimento. Formagini (2005) também afirma que, quando a duração

do fluxo de uma pasta nos diferentes tempos de mistura são próximos, o cimento e o aditivo

são compatíveis.

3.2.2 Compacidade experimental do cimento

O MEC prevê o ensaio de demanda de água para materiais finos (cujo diâmetro é

menor do que 100µm, como cimento e adições minerais). De Larrard (1999) definiu o valor

do índice k, para esse procedimento de empacotamento, como sendo igual a 6,7.

Silva (2004) define a demanda de água como sendo a massa de água necessária para

preencher os vazios entre os grãos, sendo que a água tem, ao mesmo tempo, função de

lubrificante entre as partículas e a função de uní-las pelo efeito da tensão superficial. De

Larrard (1999) afirma que esse ensaio é realizado com o propósito de encontrar a menor

dosagem de água necessária para produzir uma pasta densa (compacta).

O ensaio consiste em adicionar água ao material até atingir uma consistência de pasta

homogênea. Como esquematizado na Figura 3.5 e na Figura 3.6, à medida que a água vai

sendo adicionada, o material passa por quatro fases: seca, pendular, funicular e capilar.

FIGURA 3.5 - Fases do empacotamento durante o ensaio de demanda de água

(Fonte: Próprio autor)

30

FIGURA 3.6 - Fases do empacotamento

(Fonte: SILVA, 2004)

A Figura 3.5a e a Figura 3.6a mostram a primeira fase do empacotamento, a qual é

denotada pelo material no estado seco, estado marcado por um arranjo desordenado de

partículas, gerando no material um elevado índice de vazios (SILVA, 2004; FORMAGINI,

2005).

À medida que se adiciona água, dá-se início a fase chamada de pendular (Figura 3.5b e

Figura 3.6b). A água vai se condensando por entre os grãos, formando pequenas pontes

líquidas, as quais vão aumentando conforme se adiciona mais água. A tensão superficial do

líquido tende a unir os grãos, os quais são empacotados de forma aleatória, de acordo com a

disponibilidade de água (SILVA, 2004; FORMAGINI, 2005). Essa fase permanece até o

instante no qual as superfícies de todos os grãos são completamente molhadas com água,

início da fase funicular. Nessa fase dá para notar um brilho maior, porém, a água existente

ainda não é suficiente para promover um perfeito empacotamento entre os grãos (Figura 3.5c

e Figura 3.6c). A fase capilar é iniciada quando todos os vazios são preenchidos por água, e a

partir desse momento, um simples incremento de água provoca um leve afastamento entre os

grãos, diminuindo a compacidade e tornando a mistura fluida. O ponto caracterizado como

demanda de água acredita-se estar situado no início da fase capilar (SILVA, 2004;

FORMAGINI, 2005), pois o material encontra-se homogêneo e aparentemente todos os

vazios entre os grãos estão ocupados pela água (Figura 3.5d e Figura 3.6d).

3.2.3 Compacidade experimental de empacotamento dos agregados

O MEC prevê, para grãos com dimensões maiores do que 100µm, um protocolo de

empacotamento caracterizado por um ensaio de compactação mecânica com vibração

(FORMAGINI, 2005). De Larrard (1999) afirma que essa metodologia apresenta o valor de k

igual a 9,0.

31

O ensaio consiste em aplicar sobre um volume padrão de material adicionado no

interior de um cilindro uma pressão constante somada ao efeito de vibração com freqüência e

tempo pré-definidos. Este ensaio foi implementado por Silva (2004) e utilizado por Formagini

(2005) na determinação da compacidade experimental dos agregados. Os componentes

(cilindro e pistão) estão esquematizados na Figura 3.7.

Figura 3.7 - Cilindro e pistão para o ensaio de compactação

(Fonte: SILVA, 2004)

3.2.4 Parâmetros “p” e “q” dos agregados

Para ser realizada a dosagem do concreto através do Betonlab Pro, faz-se necessário,

além de realizar os ensaios para determinação das propriedades dos materiais, a calibração

dos parâmetros “p” e “q” dos agregados. Esses coeficientes representam a influência dos

agregados na resistência à compressão do concreto, através da sua aderência à pasta de

cimento (expresso por “p”) e da sua resistência intrínseca (expresso por “q”) (DE

LARRARD, 1999). Esses valores são determinados através do próprio programa. Para isso,

deve-se realizar a dosagem de dois concretos com resistências à compressão distintas

(chamados de traço rico e traço pobre), produzidos com os materiais a serem utilizados na

32

pesquisa. Fontes (2008) e Silva (2007) afirmam que, quanto maior a diferença de resistência

entre essas duas misturas, melhor a calibração. A faixa composta entre a resistência dos traços

rico e pobre é importante para o concreto a ser dosado, pois, a resistência a ser obtida deve

estar situada dentro dessa faixa.

3.3 PASSO-A-PASSO DE DOSAGEM UTILIZADO NO BETONLAB PRO

Após a etapa de caracterização dos materiais constituintes do concreto a ser produzido,

compõe-se um banco de dados com os resultados obtidos. A composição do banco de dados

dos materiais utilizados, bem como, o procedimento de dosagem através do Betonlab Pro,

estão descritos a seguir.

3.3.1 Formação dos registros dos materiais

A primeira etapa para iniciar a dosagem utilizando o Betonlab Pro é caracterizada pela

criação do registro, no qual são cadastrados todos os materiais a serem utilizados. A Figura

3.8 mostra o procedimento de criação do registro de materiais.

Figura 3.8 – Criação do registro dos materiais


33

Para entrar no banco de dados do Betonlab Pro, clica-se em “Constituants”, e escolhe-

se a opção “Banque de constituants” (Figura 3.8a). Aparecem então todos os registros

cadastrados (“Dossiers disponibles”). Clica-se em “Nouveau”, e surge o campo “Entrez un

nom de dossier de constitutants”, utilizado para inserir o nome desse novo registro. Ao clicar

em “Ok”, ele é criado e fica salvo no banco de dados do programa (Figura 3.8b). Para inserir

um material nele, clica-se, no campo “Constitutants disponibles”, em “Nouveau” (Figura

3.8c). Após esse processo, é aberto um campo de escolha do tipo de material a ser cadastrado,

como mostra a Figura 3.9. Caso deseje-se excluir algum registro, basta, no campo “Dossiers

disponibles”, “ selecioná-lo e clicar em “Supprimer”.

Figura 3.9 – Escolha do tipo de material a ser inserido e do seu número de classes granulométricas


A Figura 3.9 mostra a primeira etapa de composição do banco de dados dos materiais.

Em “Type de constituant”, é marcado o tipo de material a ser cadastrado, como brita, areia,

cimento, cinza volante (“Gravillon”, “Sable”, “Ciment”, “Cendre volante”, respectivamente),

e assim por diante. Em “Nombre de coupures”, pode-se optar de quantas classes o material é

composto, e a faixa granulométrica a qual compreende cada classe. Nesse exemplo, foi

marcado que o material é composto por apenas uma classe. Por isso, aparece apenas uma

única faixa granulométrica (“Copure 1”). Nesse trabalho, foi optado que todos os materiais

apresentassem apenas uma classe, por apresentarem os diâmetros das suas partículas

34

compreendidos em estreitas faixas granulométricas. Ao clicar em “Ok”, é aberta a primeira

aba da composição do banco de dados desse material inserido.

3.3.2 Composição do banco de dados do cimento

A composição do banco de dados do cimento utilizado nesse trabalho está mostrada da

Figura 3.10 à Figura 3.12.

Figura 3.10 – Formação do banco de dados do cimento: informações (a) e composição (b)

(a)

(b)


A Figura 3.10a mostra a primeira aba da composição do banco de dados do cimento no

Betonlab Pro (“Général”), na qual é feita a identificação do cimento, com a inserção do nome

no campo “Nom”, e a data, no campo “Date”. Caso desejado pode-se inserir alguma

observação ou comentário (nesse caso foi inserida a identificação do aditivo químico), no

campo “Commentaires”. Pode-se também inserir o custo do material (Euro/tonelada), no

campo “Coût”. A Figura 3.10b mostra a segunda aba (“Composition”), na qual são inseridos

os constituintes do cimento (como teor de clínquer, cinza volante, pozolana), e a composição

de Bogue, que variam de acordo com o tipo de cimento a ser utilizado. Para salvar as

alterações do banco de dados criados, clica-se em “Enregistrer”.

35

Figura 3.11 - Formação do banco de dados do cimento: resistência à compressão, massa específica e ponto de saturação (a) e granulometria (b)

(a)

(b)


Na Figura 3.11a é mostrada a aba “Propriétés”, na qual é realizada a inserção dos

valores de resistência à compressão do cimento para cada idade (nos campos “Classe vraie à 1

jour”, “Classe vraie à 2 jours” e assim por diante). Há campo para a inserção das resistências à

compressão do cimento em diversas idades, porém, nesse trabalho, só foram determinadas as

resistências a 1, 3, 7 e 28 dias. São inseridos também valores da massa específica (no campo

“Masse volumique”), em kg/m³ e a dosagem de saturação do aditivo químico (“Dosage de

saturarion”). A Figura 3.11b mostra aba “Squelette”, na qual é inserida a granulometria do

cimento (% passante), no campo “Passant %”. Os valores β e β* são calculados pelo

programa, e correspondem, respectivamente, à compacidade virtual sem aditivo químico e

com aditivo químico.

36

Figura 3.12 - Formação do banco de dados do cimento: compacidade experimental com o superplastificante e sem o superplastificante


Na última aba do banco de dados do cimento (“Coupure 1”), mostrada na Figura 3.12,

são inseridos os resultados do ensaio de compacidade experimental. Como foi marcado que o

cimento é composto por uma única classe (procedimento descrito na Figura 3.9), surge apenas

o campo “Coupure 1”. Logo, toda a granulometria do cimento está compreendida apenas na

classe 1, e por isso, no campo “Coupure”, são inseridos os diâmetros das partículas,

correspondentes aos percentuais passantes, de 0% e 100%. A compacidade experimental, o

índice K e o tipo de confinamento são inseridos nos campos “Compacitè expérimentale”,

“Indice de serrage” e “Confinement”, respectivamente. O tipo de confinamento utilizado para

ensaios de demanda d’água é “Aucun”, que significa ausência de confinamento, para esse

procedimento de empacoamento. Nos campos “Sans adjuvant” e “A saturation” são inseridos

valores de demanda d’água para a pasta sem o aditivo químico e com o aditivo químico,

respectivamente.

3.3.3 Composição do banco de dados do agregado miúdo

O passo-a-passo da composição do banco de dados da areia utilizada nesse trabalho

está mostrada na Figura 3.13 e Figura 3.14.

37

Figura 3.13 – Formação do banco de dados do agregado miúdo: informações do agregado (a); massa específica, absorção de água e parâmetros “p” e “q” (b)

(a)

(b)


A Figura 3.13a mostra a aba de inserção das informações do agregado miúdo

(“Général”). Os campos são os mesmos do cimento. A Figura 3.13b mostra a segunda aba do

banco de dados do agregado miúdo (“Propriétés”), na qual são inseridos os valores do

coeficiente “p” e “q” (“Coef. D’adhérence p” e “Coef. Plafond q”, respectivamente), massa

específica (“Masse volumique”) e absorção de água (“Absorption d’eau”). Pode ser inserido

também o coeficiente de tração (“Coef. de traction Kt”), módulo de elasticidade do agregado

(“Module élastique”) e sua capacidade térmica (“Capacité thermique”), porém esses

parâmetros não foram inseridos, uma vez que o Betonlab Pro não os utiliza para a

determinação das propriedades do concreto estudadas neste trabalho (resistência à compressão

e abatimento).

38

Figura 3.14 - Formação do banco de dados do agregado miúdo: granulometria (a) e compacidade experimental (b)

(a)

(b)


A Figura 3.14a mostra a aba “Squelette”, na qual é realizada a inserção da

granulometria do agregado miúdo. Os diâmetros solicitados no Betonlab Pro não são os

mesmos resultantes do ensaio de peneiramento (preconizados NBR NM 248, ABNT, 2003).

Portanto, deve ser feita a conversão dos valores percentuais passantes das peneiras brasileiras

para corresponder aos diâmetros existentes no banco de dados do Betonlab Pro. A Figura

3.14b mostra a última aba (“Coupure 1”), na qual são inseridos os dados do ensaio de

compacidade experimental do agregado miúdo. Nessa etapa o procedimento de inserção dos

dados é similar ao realizado com o cimento. A diferença é o tipo de confinamento, que, para o

caso do agregado, é cilíndrico (“Cylindre”), devido ao fato de o ensaio de compacidade

experimental ser realizado em um recipiente cilíndrico. Ao escolher essa opção de

confinamento, o Betonlab Pro necessita de informações sobre as dimensões desse cilindro

(diâmetro e altura).

3.3.4 Composição do banco de dados do agregado graúdo

A composição do banco de dados do agregado graúdo utilizado nesse trabalho está

mostrada da Figura 3.15 e Figura 3.16.

39

Figura 3.15 - Formação do banco de dados do agregado graúdo: informações do agregado (a); massa específica, absorção de água e parâmetros “p” e “q” (b)

(a)

(b)


Figura 3.16 - Formação do banco de dados do agregado graúdo:granulometria (a) e compacidade experimental (b)

(a)

(b)


40

Observa-se nas Figuras 3.15a, 3.15b, 3.16a e 3.16b, que o procedimento a ser

realizado para a composição do banco de dados do agregado graúdo é similar ao já descrito

para o agregado miúdo.

3.3.5 Composição do banco de dados do aditivo químico

O passo-a-passo da composição do banco de dados do aditivo químico está

apresentado na Figura 3.17.

Figura 3.17 – Formação do banco de dados do aditivo superplastificante: informações, massa específica e teor de sólidos


A composição do banco de dados do aditivo químico é constituída de apenas uma aba

(“Général”), mostrada na Figura 3.17. Nela são inseridos o nome do aditivo (“Nom”), a data

(“Date”), o custo do material (“Coût”), concentração de sólidos (“Concentration solide”) e a

massa específica (“Masse volumique”).

3.3.6 Calibração dos parâmetros “p” e “q”

Para realizar a calibração dos parâmetros “p” e “q” com o Betonlab Pro, é necessário

realizar a moldagem de dois concretos: um traço rico e um traço pobre. Em seguida, são

41

inseridos os resultados dessas moldagens no programa, e os parâmetros são calculados. A

Figura 3.18 mostra como são calibrados o “p” e o “q” dos agregados.

Figura 3.18 – Calibração dos parâmetros “p” e “q” dos agregados naturais


Com os resultados da moldagem dos concretos rico e pobre, o Betonlab Pro determina

o “p” e “q” dos agregados, utilizando os seguintes passos: primeiro, o usuário escolhe no

banco de dados do programa a brita, a areia e o cimento que foram utilizados na moldagem

(campos “G1”, “S1” e “C1”, respectivamente), e que devem ser os mesmos a serem utilizados

na dosagem. Em seguida, adiciona-se o consumo por metro cúbico de cada material utilizado

(para a brita, areia e o cimento os campos “G1 (kg)”, “S1 (kg)” e “C1 (kg)”, respectivamente,

sendo o campo “E au (kg)” para inserção do consumo de água), e as resistências atingidas em

cada idade de ensaio (campos “fc1”, “fc3”, e assim sucessivamente). Clica-se em “Entrer”, e

o Betonlab Pro insere todos esses dados nas colunas “Gâchée”, “1” e “2” (sendo a coluna “1”

para o concreto pobre e a coluna “2” para o concreto rico). Após esse procedimento, clica-se

em “Calibrer”, e o programa calcula os valores dos parâmetros “p” e “q” para os dois

agregados. O Betonlab Pro, ao calibrar esses parâmetros, não necessita da inserção do

abatimento do traço rico nem do pobre.

42

3.3.7 Etapa de dosagem do concreto

Após todo esse processo de caracterização de materiais, realiza-se a dosagem do

concreto desejado. O procedimento de dosagem através do programa está apresentado da

Figura 3.19 à Figura 3.21.

Figura 3.19 – Escolha dos materiais constituintes da mistura


A Figura 3.19 mostra a primeira etapa da dosagem, caracterizada pela escolha dos

materiais a serem utilizados na mistura. Para isso, é necessário escolher o registro no campo

“Dossiers disponibles” (como por exemplo, neste trabalho, foi escolhido o registro “tcc_rafael

sousa.cst”). Ao acessar o registro desejado, no campo “Constituants disponibles” são

mostrados quais os materiais estão disponíveis. Em seguida, pode-se escolher quais os

materiais desse registro serão utilizados na dosagem, que, ao serem selecionados, aparecem

no campo “Constituants sélectionnés pour les mélanges”.

43

Figura 3.20 – Definição dos parâmetros a serem calculados pelo Betonlab


A Figura 3.20 mostra a segunda etapa da dosagem, na qual são definidas as

propriedades a serem dosadas pelo programa (são marcadas no campo “Sélectionnez les

propriétés que vous souhaitez afficher”).

Figura 3.21 – Simulação do traço inicial e otimizado no Betonlab


44

A última etapa (Figura 3.21) é caracterizada pela simulação da mistura. Define-se o

traço inicial através do qual são inseridos parâmetros como, consumo de água e de cimento

(kg/m3) e a proporção de agregados, no campo “Composition”. Em seguida, clica-se em

“Gâchée” e a dosagem da mistura é inserida na coluna nº 1 (“Gâchée nº”). Após essa etapa, os

dados obtidos devem ser avaliados de modo a verificar a necessidade de ajuste em algum

parâmetro. Caso seja necessário, pode-se modificar os consumos (“Eau eff”, “C1” e a relação

entre os agregados), ou fixar parâmetros de modo a melhorar a otimização da mistura como,

por exemplo, fixar a resistência à compressão e o abatimento, clicando-se em “optimiser”.

Neste trabalho, optou-se por modificar os consumos dos materiais, pois, na segunda tentativa,

foi alcançada a resistência desejada (30 MPa, aos 28 dias), não sendo necessário assim, fixar

esse parâmetro na opção “optimiser”.

45

4 MATERIAIS E MÉTODOS

A descrição de alguns procedimentos para a determinação de algumas propriedades

dos materiais, os resultados de todos os ensaios de caracterização do aditivo químico, cimento

e dos agregados utilizados nessa pesquisa, bem como os ensaios de caracterização do concreto

dosado, são apresentados a seguir.

4.1 MATERIAIS

4.1.1 Procedimentos para determinação das propriedades dos materiais

A seguir são descritos os procedimentos de determinação da compatibilidade entre o

cimento e o aditivo químico, ponto de saturação do aditivo químico, compacidade do cimento

(demanda d’água) e dos agregados (compressão + vibração).

4.1.1.1 Ponto de saturação e compatibilidade entre cimento e aditivo

Os ensaios de ponto de saturação e compatibilidade foram realizados através do

método do funil de Marsh, cujo procedimento foi:

a) Pesar 1,8 kg de cimento (para a produção de 1,2 litros de pasta, pois foi

utilizada uma proveta de 1 litro);

b) Pesar a água e o aditivo, colocando-os no recipiente onde a mistura será

realizada (a relação água/cimento adotada foi de 0,40, pois uma relação

água/cimento de 0,35, segundo Aïtcin (2000), é necessária apenas quando se

deseja produzir um concreto de alto desempenho, o que não é o caso desse

trabalho);

c) Introduzir gradativamente a massa de cimento, no período de 1 minuto e 30

segundos, com o misturador ligado;

d) Limpar o material aderido às paredes do misturador com espátula, por um

período de 15 segundos (misturador desligado);

e) Misturar por 60 segundos;

f) Medir o tempo necessário para a pasta ocupar o volume de 1 litro;

46

g) Medir o tempo de escoamento da pasta nos intervalos de tempo de 5, 15, 30 e

60 minutos.

A configuração do ensaio está apresentada na Figura 4.1.

Figura 4.1 – Configuração do ensaio do Funil de Marsh


4.1.1.2 Compacidade experimental do cimento

Para a realização do ensaio de demanda de água, são necessários alguns equipamentos:

misturador de bancada (argamassadeira), balança com precisão 0,01g, pissete com capacidade

para 500 ml de água e duas espátulas.

O procedimento utilizado para a realização do ensaio foi:

a) Pesar uma amostra com 350g de material seco;

b) Caso haja mais de um material (não é o caso desse estudo), realizar a

homogeneização prévia destes;

c) Colocar o material seco na argamassadeira e adicionar água em pequenas

quantidades;

47

d) Se o ensaio for realizado com aditivo químico, adicioná-lo logo ao material no

início do ensaio;

e) Ligar a argamassadeira em velocidade baixa por 1 minuto;

f) Em seguida, colocar a argamassadeira na velocidade alta e adicionar pequenas

quantidades de água (formação dos estados pendular e funicular);

g) Terminar o ensaio quando a pasta homogênea e compacta se formar no fundo

da argamassadeira (início do estado capilar);

h) Anotar a massa de água utilizada;

i) Um tempo razoável para a realização desse ensaio é de 10 minutos.

Terminado o ensaio, tomando posse das massas de cimento e a de água necessárias

para atingir o estado de demanda de água, pode-se calcular a compacidade do material,

através da expressão genérica (De Larrard, 1999), desenvolvida para uma mistura de mais de

um material (Eq. 4.1):

∁= 11 + �� ×��

�� × ��+ �� × ��

��× ��

��

�4.1�

Sendo me1 e me2 as massas específicas (em g/cm³), dos materiais 1 e 2,

respectivamente; M1 e M2 as massas (em gramas) dos materiais 1 e 2, respectivamente; MH2O a

massa de água (em gramas) até ser atingida a condição capilar e MT a massa total de material

da mistura seca, ou seja, MT = M1 + M2.

Para o caso de um único material (caso dessa pesquisa), a equação 3.2 sofre uma

simplificação, resultando na equação 4.2:

∁= 11 + �� ×

��

�4.2�

4.1.1.3 Compacidade experimental dos agregados

O procedimento para a realização do ensaio de compressão + vibração é o seguinte:

48

a) Pesar o material (para o agregado graúdo natural foi utilizado 7,5kg, e para o

miúdo, 3,0kg, ambos na condição seca);

b) Posicionamento do cilindro sobre a mesa vibratória;

c) Adição do material seco no interior do cilindro;

d) Introdução de um pistão maciço, cujo peso é de aproximadamente 200N, com

finalidade de provocar uma pressão constante de 10KPa sobre o material;

e) Realização da leitura da posição inicial do pistão com a utilização do

paquímetro;

f) Ligar a mesa vibratória por um período de um minuto e meio a uma freqüência

de 29,69 Hz e rotação de 1730 rpm (CARNEIRO, 2011);

g) Após a vibração, realiza-se a leitura da nova posição do pistão, correspondente

a camada final do material compactado;

h) Retira-se o material do interior do cilindro para a realização de um novo

ensaio.

A Figura 4.2 mostra a configuração do cilindro e do pistão antes e após o ensaio.

Figura 4.2 – Posição do pistão antes (a) e depois (b) do ensaio de compactação


A compacidade real de empacotamento do material ensaiado é calculada através da

equação 4.3:

49

∁= 4 × �� × ℎ × �� × !�

�4.3�

onde: MS é a massa do material seco; DC é o diâmetro interno do cilindro, h é a altura

final da camada do material compactado, ρS é a massa específica do material e C é a

compacidade experimental de empacotamento.

4.1.2 Resultados dos ensaios de caracterização

Os resultados dos ensaios de caracterização dos materiais utilizados neste trabalho são

apresentados a seguir.

4.1.2.1 Aditivo químico

O aditivo químico utilizado nesse trabalho foi o aditivo superplastificante Muraplast

FK 25. Os valores do teor de sólidos e da massa específica do aditivo foram fornecidos pelo

fabricante, e estão apresentados na Tabela 4.1.

Tabela 4.1 – Teor de sólidos e massa específica do aditivo

Aditivo Teor de sólidos (%) Massa específica (g/cm³)

Muraplast FK 25 40,9 1,21

O resultado do ensaio de ponto de saturação está disposto na Figura 4.3.

50

Figura 4.3 – Resultado do ensaio de ponto de saturação


Analisando a Figura 4.1, observa-se que os tempos dos fluxos da mistura aos 5, 15, 30

e 60 minutos, para cada teor de dispersante, permaneceram bastante próximos, indicando,

nesse caso, compatibilidade entre os dois materiais (cimento e aditivo dispersante).

Verifica-se que, entre os teores de 3% e 3,4%, à medida que o teor de aditivo aumenta,

ocorre uma redução do tempo de escoamento, significando o aumento da fluidez da mistura.

Porém, após 3,4% de aditivo, há um aumento do tempo de escoamento, provocado pela perda

de fluidez da mistura. Portanto, a dosagem de saturação do aditivo superplastificante em

relação ao cimento é de 3,40%.

4.1.2.2 Cimento

O cimento utilizado neste trabalho foi o CPV ARI. O ensaio de composição

granulométrica do cimento foi realizado através do método da granulometria a laser com o

granulômetro MasterSizer 2000, no Laboratório de Estruturas (LabEst) da COPPE/UFRJ. O

resultado do ensaio de composição granulométrica do cimento CPV ARI está apresentado na

Figura 4.4.

0

10

20

30

40

50

60

70

2,90% 3,00% 3,10% 3,20% 3,30% 3,40% 3,50% 3,60%

Tem

po

de

esc

oam

en

to (

segu

nd

os)

Teor de superplastificante(% da massa se sólidos do aditivo em relação à massa de cimento)

5 min

15 min

30 min

60 min

51

Figura 4.4 – Curva granulométrica do cimento


O cimento apresentou diâmetros de 2,88µm, 13,18µm e 36,53µm para d10, d50 e d90,

respectivamente.

O ensaio de composição química foi realizado no Laboratório de Estruturas (LabEst)

da COPPE/UFRJ, através do método espectroscopia por fluorescência de energia dispersiva

de raios-x. O equipamento utilizado foi o EDX 720 (Shimadzu) com tubo de ródio e detector

de Si (Li), resfriado com nitrogênio líquido. As amostras foram prensadas com substrato de

ácido bórico para formar uma pastilha. A Tabela 4.2 apresenta os resultados da caracterização

físico-química e mecânica do cimento, bem como, da compacidade experimental.

0,00

10,00

20,00

30,00

40,00

50,00

60,00

70,00

80,00

90,00

100,00

0,01 0,10 1,00 10,00 100,00

Pas

san

te A

cum

ula

do

(%

)

Tamanho dos Grãos (μm)

52

Tabela 4.2 – Características físico-químicas e mecânicas do cimento, e compacidade experimental

Compacidade experimental e características físico-

químicas e mecânicas Resultado

CaO (%) 66,43

SiO2 (%) 20,18

Al2O3 (%) 4,02

Fe2O3 (%) 3,71

SO3 (%) 5,66

Massa específica (g/cm³) 3,04

Compacidade experimental

(Cimento + água) 0,55

Compacidade experimental

(Cimento + água + superplastificante) 0,59

Resistência à compressão a 1 dia (MPa) 19,10

Resistência à compressão a 3 dias (MPa) 29,20



A compacidade aumentou de 0,55 sem o aditivo químico para 0,59 com o aditivo.

Observa-se um aumento de 7% na compacidade, sendo provavelmente ocasionado pelo

aumento da dispersão provocado pelo aditivo, necessitando assim, de menor quantidade de

água. A resistência à compressão do cimento atendeu aos requisitos da norma NBR 5733

(ABNT, 1991).

4.1.2.3 Agregado miúdo

O agregado miúdo utilizado nesse trabalho é uma areia lavada, proveniente do rio

Jacuípe, cujas características físicas e compacidade experimental estão apresentadas na Tabela

4.3 e composição granulométrica, na Figura 4.5.

53

Tabela 4.3 – Caracterização física do agregado miúdo e compacidade experimental

Características físicas e compacidade experimental Resultado

Módulo de finura (mm) 2,32

Dimensão máxima característica (mm) 2,40


Absorção de água (%) 0,76

Compacidade experimental 0,67

Figura 4.5 - Curva granulométrica do agregado miúdo


4.1.2.4 Agregado graúdo

As características físicas e compacidade experimental do agregado graúdo, que é uma

brita granítica, proveniente da cidade de Feira de Santana, estão apresentadas na Tabela 4.4,

enquanto que a composição granulométrica pode ser observada na Figura 4.6.

0,00

10,00

20,00

30,00

40,00

50,00

60,00

70,00

80,00

90,00

100,00

0,1 1 10

Pas

san

te a

cum

ula

do

(%

)

Peneira (mm)

54

Tabela 4.4 – Caracterização física do agregado graúdo e compacidade experimental

Características físicas e

compacidade experimental Resultado

Módulo de finura (mm) 7,16

Dimensão máxima característica (mm) 25,00


Absorção de água (%) 0,35

Compacidade experimental 0,56

Figura 4.6 - Curva granulométrica do agregado graúdo


4.1.2.5 Água

Foi utilizada água proveniente da rede de abastecimento da Universidade Estadual de

Feira de Santana, por poço artesiano.

4.2 MÉTODOS

Os procedimentos experimentais para realização da mistura, da moldagem e dos

ensaios de caracterização do concreto produzido neste trabalho estão descritos abaixo.

0,00

10,00

20,00

30,00

40,00

50,00

60,00

70,00

80,00

90,00

100,00

1,00 10,00 100,00

Pas

san

te a

cum

ula

do

(%

)

Peneira (mm)

55

4.2.1 Procedimento de mistura do concreto

A mistura do concreto seguiu o seguinte procedimento: realização da imprimação da

betoneira com uma mistura de concreto, cujo traço, em massa, foi de 1:2:3 (cimento:agregado

miúdo:agregado graúdo). Em seguida, foi inserido o agregado graúdo, o cimento, e parte da

água. Por fim, foi inserido o restante da água e o agregado miúdo. Vale ressaltar que foi

realizada a raspagem da betoneira, com o auxilio de uma colher de pedreiro, para retirar o

material aderido. O tempo aproximado de realização da mistura do concreto foi de 10

minutos. No caso da utilização do aditivo químico, ele é inserido após o agregado graúdo e o

cimento.

4.2.2 Ensaio de abatimento do tronco de cone

A consistência do concreto foi determinada pelo ensaio de abatimento por tronco de

cone, segundo a NBR NM 67 (ABNT, 1998). A Figura 4.7 mostra o ensaio de abatimento do

tronco de cone.

Figura 4.7 – Leitura do abatimento do tronco de cone


56

4.2.3 Moldagem, adensamento e cura dos corpos-de-prova

Os corpos-de-prova foram moldados, conforme a NBR 5738 (ABNT, 2003), e curados

imersos em água e cal, até a idade do ensaio. As amostras foram adensadas por meio de

vibração. A Figura 4.8 mostra o procedimento de moldagem dos corpos-de-prova.

Figura 4.8 – Adensamento dos corpos-de-prova


4.2.4 Ensaio de resistência à compressão

O ensaio de compressão axial foi realizado de acordo com a NBR 5739 (ABNT,

2007). As amostras foram rompidas em uma prensa hidráulica (HD – 200T), servo controlada.

Foram utilizados três corpos-de-prova (CP’s) cilíndricos para cada idade de ensaio, com

dimensões de 100mm de diâmetro e 200mm de altura, moldados, adensados e curados

conforme descrito anteriormente. A regularização das faces inferior e superior dos CP’s para a

aplicação da carga axial de maneira uniforme foi realizada através do capeamento com a

utilização de enxofre. O ensaio foi realizado aos 7 e 28 dias de idade. A Figura 4.9 e Figura

4.10 mostram os corpos-de-prova capeados e a configuração do ensaio, respectivamente.

57

Figura 4.9 – Corpos-de-prova capeados


Figura 4.10 - Configuração do ensaio de resistência à compressão axial: antes do ensaio (a) e depois do ensaio (b)


4.2.5 Determinação dos parâmetros “p” e “q”

Foram moldados dois concretos: um traço rico e um traço pobre (denominados de REF

TR e REF TP, respectivamente). Os resultados da moldagem desses concretos, para a

calibração dos parâmetros “p” e “q” dos agregados, estão apresentados na Tabela 4.5.

58

Tabela 4.5 – Consumo (kg/m³) dos materiais constituintes dos concretos e resistência à compressão para a calibração dos parâmetros “p” e “q” dos agregados

Consumo e resistência REF TP REF TR

Consumo de cimento (kg/m³) 225,98 467,61

Consumo de agregado miúdo (kg/m³) 892,64 626,59

Consumo de agregado graúdo (kg/m³) 915,24 1010,03

Consumo de água (kg/m³) 221,47 215,10

Resistência à compressão a 1 dia (MPa) 3,55 18,00

Resistência à compressão aos 3 dias (MPa) 5,85 26,00



Após inserir os dados da tabela acima no Betonlab Pro, o mesmo determina o “p” e

“q” (ver na seção 3.3.5 desse trabalho). Os valores desses dois parâmetros estão apresentados

na Tabela 4.6.

Tabela 4.6 – Resultado da calibração dos parâmetros “p” e “q” dos agregados naturais

Agregado Parâmetro “p” Parâmetro “q”

Agregado miúdo 0,9661 0,01248

Agregado graúdo 0,9661 0,01248

Percebe-se que os parâmetros “p”e “q” apresentaram valores iguais. Isso se dá pelo

fato de que, ao dosar o concreto rico e o pobre para a calibração desses parâmetros, foram

utilizados os dois agregados, logo, o Betonlab Pro considera os dois materiais como um

conjunto. Portanto, para calibrar individualmente o “p” e “q” de cada agregado, é necessária

a realização de dois tipos misturas: um traço rico e outro pobre de argamassa, e também um

traço rico e um pobre com cimento, brita e água.

É válido salientar que, quando “p” aumenta, a aderência entre a matriz e os agregados

aumenta, logo, a resistência do concreto também aumenta, e que, quando o valor de “q”

aumenta, a resistência do agregado aumenta, e consequentemente, a resistência do concreto

diminui.

59

5 APRESENTAÇÃO E ANÁLISE DOS RESULTADOS

Foi dosado, através do BetonLab Pro, um concreto convencional, visando resistência à

compressão, aos 28 dias, de 30 MPa. A partir do traço inicial (“Composition” e “Gâchée nº1”)

fez-se a otimização da mistura modificando o consumo de cimento. Na Figura 5.1 encontra-se

a proporção final por metro cúbico dos materiais constituintes do concreto convencional, bem

como os valores teóricos previstos para as duas propriedades (abatimento e resistência à

compressão), que se pretende validar no presente estudo.

Figura 5.1 – Proporção final (em kg/m³) dos materiais constituintes do concreto


O traço unitário, em massa foi 1:1,48:2,47:0,51 (cimento:areia:brita:relação

água/cimento). O teor de argamassa da mistura foi de 50%. Neste trabalho não foram

realizados ajustes experimentais, pois a intenção era justamente validar a dosagem de

concretos utilizando Betonlab Pro, sem a necessidade de ajustes.

Proporção final dos materiais constituintes

Propriedades do concreto: Abatimento e resistência à compressão

60

5.1 ABATIMENTO

A Tabela 5.1 mostra o resultado teórico e experimental do ensaio do abatimento do

tronco de cone. A Figura 5.2 mostra a granulometria do concreto dosado, gerada no Betonlab

Pro.

Tabela 5.1 – Valores de abatimento

Ensaio Valor teórico (mm) Valor experimental (mm)

Abatimento tronco de cone 66 203

Figura 5.2 – Comparação entre a granulometria do concreto dosado e uma granulometria contínua


Os resultados mostraram um aumento de 68% entre os valores teórico e experimental,

referentes ao abatimento por tronco de cone. Observa-se que na granulometria do concreto

dosado nesse trabalho há duas descontinuidades (destacadas em vermelho). Portanto, esse

aumento no abatimento pode estar associado à falta de grãos intermediários entre as

granulometrias do agregado graúdo e miúdo, e entre as granulometrias do agregado miúdo e

61

do cimento, proporcionando assim, uma mistura com pouca coesão, propiciando o seu

desmoronamento (ver Figura 5.3).

Este comportamento pode ser corroborado com o descrito por Neville (1997), que

afirma que, misturas pobres, com tendência a ásperas, podem apresentar abatimento por

desmoronamento, ou seja, uma granulometria descontínua pode provocar a tendência de

separação dos grãos maiores por efeito da gravidade, devido a se apresentar pouco coesa e

facilmente segregável (SOBRAL, 1990, citado por BOGGIO, 2000). Com isso, pode-se

inferir que nesta situação, a discrepância entre os dois resultados (teórico e experimental)

pode não estar associada ao programa Betonlab Pro e sim à mistura, ou seja, em função da

ausência de grãos intermediários, o concreto não se apresentava plástico ou coeso o bastante

para a realização do ensaio de abatimento (NBR NM 67, ABNT, 1998). A Figura 5.3 mostra o

abatimento da mistura.

Figura 5.3 – Ensaio de abatimento realizado na mistura: vista frontal (a) e vista superior (b)


5.2 RESISTÊNCIA À COMPRESSÃO

Na Tabela 5.2 estão apresentados os resultados experimental e teórico (calculado no

Betonlab Pro) referentes ao ensaio de resistência à compressão, aos 7 e 28 dias.

62

Tabela 5.2 – Resultados experimentais e teóricos de resistência à compressão axial do concreto

CP Idade

(dias)

Tensão

(MPa)

Tensão Média

Experimental (MPa)

Desvio -

padrão CV (%)

Tensão Teórica

(MPa)

01 7 21,19

20,01 1,66 8,00 22,80 02 7 18,84

03* 7 16,35

04 28 24,76

24,43 0,47 2,00 30,30 05 28 24,09

06* 28 20,44

Verificou-se que a resistência à compressão aos 7 dias apresentou uma redução de

12% entre o resultado teórico e o experimental. Aos 28 dias essa redução foi para 19%. Esse

comportamento pode estar associado à elevada porosidade observada nas amostras, que, pode

ter como causa, a falta de grãos intermediários, observada na granulometria da mistura

(Figura 5.2). A porosidade do concreto é inversamente proporcional à sua resistência

(NEVILLE, 1997; MEHTA & MONTEIRO, 2008). Pode-se dizer então, que essa diferença

entre os resultados experimentais e teóricos pode não estar associada ao Betonlab Pro, e sim a

granulometria descontínua da mistura. É importante salientar que o Betonlab Pro, para um

dado valor de resistência, admite uma faixa de segurança entre a mistura experimental e

teórica de até 20%. A Figura 5.4 e a Figura 5.5 mostram essa faixa de segurança admitida

pelo programa, para os valores de resistência à compressão aos 7 e 28 dias, respectivamente,

do concreto estudado.

63

Figura 5.4 - Limites de resistência à compressão aos 07 dias


Figura 5.5 - Limites de resistência à compressão aos 28 dias


Observou-se que o valor médio da resistência à compressão, tanto aos 7 quanto aos 28

dias, se encontram dentro da faixa de segurança admitida pelo programa, validando assim os

valores calculados no Betonlab Pro.

18,24

22,80

27,36

20,01

17

19

21

23

25

27

29

0 1 2 3 4

Re

sist

ên

cia

à C

om

pre

ssão

ao

s 0

7 d

ias

LIMITES DE RESISTÊNCIA ÀCOMPRESSÃO AOS 07 DIAS REF - BETONLAB PRO

Limite Inferior - 20%

TEÓRICO

Limite Superior - 20%

CP MÉDIO

36,36

24,4324,24

30,30

22

24

26

28

30

32

34

36

38

0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5

Re

sist

ên

cia

à co

mp

ress

ão a

os

28

dia

s

LIMITES DE RESISTÊNCIA AOS 28 DIAS REF - BETONLAB PRO


CP MÉDIO


TEÓRICO

64

6 ESTUDO DE CASO: RCD

Nessa pesquisa foi verificada, também, a potencialidade do Betonlab Pro para a

dosagem de concretos reciclados (com agregados de RCD). Para essa finalidade foi dosado

um concreto com 100% de seus agregados sendo agregados de RCD. Os agregados de RCD

foram os mesmos utilizados por Carneiro (2011). Segundo o autor, são provenientes da cidade

de Feira de Santana (Bahia), e foram coletados em pontos de geração (obras de construção,

reforma e demolição) e de descarte clandestino.

6.1 CARACTERIZAÇÃO DOS MATERIAIS

Para esse estudo de caso, foi utilizado o mesmo cimento do concreto moldado com os

agregados naturais, e o aditivo superplastificante Muraplast FK 25, caracterizado

anteriormente.

6.1.1 Agregado miúdo

As propriedades necessárias desse agregado para a alimentação do banco de dados do

programa são as mesmas propriedades dos agregados naturais.

6.1.1.1 Distribuição granulométrica

A distribuição granulométrica desse agregado foi determinada através do ensaio de

peneiramento, preconizado na NBR NM 248 (ABNT, 2003). O módulo de finura e dimensão

máxima estão apresentados na Tabela 6.1. A distribuição da granulometria desse agregado

está apresentada na Figura 6.1.

Tabela 6.1 - Módulo de finura e dimensão máxima do agregado miúdo de RCD

Agregado Dimensão máxima característica (mm) Módulo de finura

Miúdo RCD 4,80 2,34

65

Figura 6.1 – Curva granulométrica do agregado miúdo RCD


6.1.1.2 Massa específica

A massa específica foi determinada através do ensaio da NBR NM 52 (ABNT, 2003),

mesmo procedimento utilizado para os agregados miúdos naturais. O resultado deste ensaio

encontra-se apresentado na Tabela 6.2.

Tabela 6.2 – Massa específica do agregado miúdo RCD

Agregado Massa específica(g/cm³)

Miúdo RCD 2,19

6.1.1.3 Absorção de água

A absorção de agregados miúdos reciclados não deve ser determinada da mesma

forma da realizada para os agregados naturais, pois segundo Leite (2001), é bastante difícil

alcançar a condição saturada superfície seca do agregado miúdo RCD, devido a alta coesão

entre os grãos, gerada pelo seu elevado teor de finos. Por isso, o ensaio de absorção foi

determinado através do procedimento proposto por Leite (2001). Para a realização do ensaio,

foram utilizados os seguintes equipamentos:

0,00

10,00

20,00

30,00

40,00

50,00

60,00

70,00

80,00

90,00

100,00

0,1 1 10

Pas

san

te a

cum

ula

do

(%

)

Peneira (mm)

66

a) Balança digital com resolução mínima de 0,01 g, com capacidade compatível

com a massa a determinar. A balança deve conter um dispositivo para manter

suspenso na água, pelo centro do prato da balança, o recipiente o qual contém a

amostra;

b) O recipiente para a amostra do agregado é composto por uma peneira, de

abertura nominal de 0,044 mm. A peneira também deve possuir suportes

laterais que permitam sua fixação ao dispositivo de pesagem o qual se situa

sobre o prato da balança, permitindo que o mesmo fique suspenso em água. A

Figura 6.2 mostra a configuração do ensaio.

Figura 6.2 – Configuração do ensaio de absorção de água para os agregados de RCD


O ensaio deve ser executado da seguinte forma:

a) Determinar a massa do recipiente para a amostra seco e a massa do recipiente

submerso;

b) Secar a amostra em estufa, à temperatura de (105 - 110)ºC, por um período de

24 horas;

c) Deixar a amostra esfriar ao ar à temperatura ambiente. Pesar uma quantidade

de material seco e frio entre 1000 e 1500 g. Determinar a massa da amostra

seca em estufa (Mseca);

d) Colocar a massa seca no recipiente para a amostra;

e) Submergir o conjunto (recipiente com a amostra) cuidadosamente em água à

temperatura ambiente. Executar a primeira leitura entre 30 e 60 segundos após

a imersão do conjunto em água;

67

f) Efetuar leituras consecutivas de ganho de massa do conjunto em intervalos pré-

determinados. É importante ressaltar que antes de cada leitura o material deve

ser cuidadosamente agitado para facilitar a saída de ar aprisionado entre as

partículas de agregados;

g) O ensaio deve ser realizado durante o período de 24 horas;

h) Ao fim das 24 horas de ensaio, a água deve ser escoada, e o material colocado

em estufa, para secar até estabilidade de massa, com o propósito de se verificar

a perda de material durante o ensaio.

A taxa de absorção do material seco e a taxa de absorção do material submerso são

calculadas pelas seguintes equações:

#$%&'�%� = ��)*+, − ��)*+-

�$%&'�6.1�

#$/0�%� = ��)*+, − ��)*+-

�$/0�6.2�

Sendo:

Aseca (%) = Taxa de absorção do material seco;

Asub (%) = Taxa de absorção do material submerso;

MSUB – F = Massa do material submerso no instante final, em g;

MSUB – 0 = Massa do material submerso no instante inicial, em g;

MSECA = Massa do material seco em estufa, em g.

O resultado do ensaio de absorção de água do agregado miúdo de RCD (CARNEIRO,

2011) está apresentado na Tabela 6.3, e a Figura 6.3 mostra a curva da taxa de absorção de

água desse agregado, em função do tempo.

Tabela 6.3 – Resultado do ensaio de absorção do agregado miúdo de RCD

Seco Submerso

Absorção (%) 9,42 17,23

Absorção média (%) 13,32 (Fonte: CARNEIRO, 2011)

68

Figura 6.3 – Curva de absorção do agregado miúdo de RCD


De acordo com a Figura 6.3, verifica-se que com 10 minutos o material já havia

absorvido em torno de 86% da massa total de água. Com 50 minutos esse percentual foi para

100%, verificando que não há uma variação expressiva entre os tempos citados (10 e 50

minutos).

O Betonlab Pro compensa a absorção de água dos agregados, ao calcular o consumo

dos materiais. Portanto, nesse trabalho, ao compor o banco de dados do programa (conforme

item 3.3.3), foi inserido a taxa de absorção de água dos agregados de RCD referente ao

período de 10 minutos de imersão em água.

6.1.1.4 Compacidade experimental de empacotamento

O protocolo de empacotamento utilizado para a determinação da compacidade

experimental é o mesmo para os agregados naturais (compactação mecânica com vibração,

cujo índice é k = 9,0). A diferença entre esse agregado e o miúdo natural, para a realização

deste ensaio, foi a massa utilizada, pois, para manter o mesmo volume inicial dentro do

cilindro, foi necessário utilizar uma massa menor para o agregado de RCD. A massa utilizada

0,00

2,00

4,00

6,00

8,00

10,00

12,00

14,00

16,00

0,1 1 10 100 1000 10000

Taxa

de

ab

sorç

ão d

e á

gua

mé

dia

(%

)

Tempo (min)

69

nesse ensaio foi de 2,88 kg. O resultado do ensaio de compactação mais vibração está

apresentado na Tabela 6.4.

Tabela 6.4 –Compacidade experimental do agregado miúdo RCD

Agregado Compacidade experimental Miúdo RCD 0,77

6.1.2 Agregado graúdo

As propriedades necessárias desse agregado para a alimentação do banco de dados do

programa são as mesmas das propriedades dos agregados naturais.

6.1.2.1 Distribuição granulométrica

A distribuição granulométrica desse agregado foi determinada através do ensaio de

peneiramento, preconizado pela NBR NM 248 (ABNT, 2003), mesmo procedimento

realizado para todos os outros agregados. O módulo de finura e dimensão máxima estão

apresentados na Tabela 6.5. A curva granulométrica desse agregado é apresentada na Figura

6.4.

Tabela 6.5 - Módulo de finura e dimensão máxima do agregado graúdo RCD

Agregado Dimensão máxima característica (mm) Módulo de finura

Graúdo RCD 19,00 6,54

70

Figura 6.4 – Curva granulométrica do agregado graúdo RCD


6.1.2.2 Massa específica

Leite (2001) afirma que, devido ao RCD ser bastante poroso e frágil, seria complicado

utilizar o mesmo procedimento usado para a determinação da massa específica de agregados

naturais, pois é bastante difícil realizar a secagem superficial desse agregado sem desagregá-

lo, e tão pouco afirmar que a água existente nos poros mais superficiais não estaria sendo

retirada durante esse processo de secagem, podendo, portanto, mascarar os resultados. Logo, a

massa específica do agregado graúdo RCD foi determinada através do ensaio proposto por

Leite (2001). Para a realização do ensaio, são necessários os seguintes equipamentos:

a) Balança com resolução mínima de 0,1g e capacidade compatível com a massa

a determinar;

b) Bomba de vácuo capaz de aplicar um vácuo de 88 KPa (66 cm de Hg a 0ºC),

com o propósito de remover as bolhas de ar presentes nas partículas do RCD;

c) Picnômetro ou balão volumétrico de vidro, com capacidade mínima de 1000

ml, cujo gargalo seja maior do que a dimensão máxima do agregado no mínimo

5 mm), e devendo o recipiente possuir algum dispositivo capaz de ajustar a

conexão com a bomba de vácuo;

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

1 10 100

Pas

san

te a

cum

ula

do

(%

)

Peneira (mm)

71

d) Placa de vidro de seção quadrada, cuja aresta seja maior 2 vezes o diâmetro da

abertura do recipiente para a amostra, e espessura de 2mm, no mínimo.

O método de ensaio determina também que todo o material passante na peneira de

abertura de 4,8 mm deve ser descartado, através de peneiramento a seco, seguido de lavagem

cuidadosa dos grãos, em água corrente, com o objetivo de retirar o material pulverulento

aderido.

O ensaio deve ser executado da seguinte forma:

a) Secar a amostra em estufa, à temperatura de (105 - 110)ºC, por um período de

24 horas;

b) Deixar a amostra resfriar à temperatura ambiente, pesando, após o

resfriamento, uma quantidade de material seca e fria de 800 a 1000g.

Determinar a massa da amostra seca em estufa (C);

c) Adicionar água à temperatura ambiente no recipiente de vidro, em quantidade

suficiente para que a amostra fique submersa, sem preenchê-lo completamente;

d) Colocar a amostra no recipiente de vidro contendo a água, mantendo o

conjunto tampado com a placa de vidro e em repouso por um período de 24

horas;

e) Aplicar o vácuo, durante pelo menos 15 minutos, agitando cuidadosamente o

recipiente em intervalos regulares, para promover a saída das bolhas de ar entre

os grãos do agregado;

f) Completar o recipiente com água, à temperatura ambiente;

g) Cobrir o recipiente o qual contém a amostra e a água com a placa de vidro, de

modo que não haja nenhuma bolha de ar aprisionada;

h) Secar cuidadosamente o conjunto externamente, não permitindo a incorporação

de ar ao conjunto;

i) Determinar a massa do conjunto amostra+recipiente+água+placa de vidro (A).

j) Retirar a amostra do recipiente, lavando-o e em seguida preenchendo-o com

água. Colocar a placa de vidro sobre o recipiente de forma que não haja

nenhuma bolha de ar aprisionada no conjunto. Secar externamente o conjunto.

Determinar a massa do conjunto recipiente+água+placa de vidro (B).

A massa específica do agregado graúdo é calculada através da seguinte equação:

72

1 = 23– # + 2 �6.3�

Onde:

γ = massa específica do agregado, em kg/dm³ ou g/cm³;

A = massa da amostra+recipiente+água+placa de vidro, em g;

B = massa do recipiente+água+placa de vidro, em g;

C = massa da amostra seca em estufa, em g.

A Figura 6.5 mostra a configuração do ensaio e resultado do ensaio da massa

especifica do agregado graúdo é apresentado na Tabela 6.6.

Figura 6.5 – Configuração do ensaio de massa específica do agregado graúdo reciclado: retirada das bolhas de ar através da bomba de vácuo (a) e conjunto picnômetro + agregado + água + placa de vidro (b)


Tabela 6.6 - Massa específica do agregado graúdo RCD

Agregado Massa específica (g/cm³) Graúdo RCD 2,50

6.1.2.3 Absorção de água

A absorção de agregados graúdos reciclados não deve ser determinada da mesma

forma da realizada para os agregados naturais, pois segundo Leite (2001) secar

superficialmente o agregado graúdo RCD pode acarretar perda de material. Por isso, o ensaio

de absorção foi determinado através do mesmo procedimento utilizado para a determinação

da absorção de água do agregado miúdo de RCD, proposto por Leite (2001). A Tabela 6.7

73

apresenta o resultado do ensaio de absorção de água do agregado graúdo de RCD, e a Figura

6.6 mostra a curva da taxa de absorção de água desse agregado, em função do tempo.

Tabela 6.7 – Resultado do ensaio de absorção do agregado miúdo de RCD

Seco Submerso

Absorção (%) 4,68 8,51

Absorção média (%) 6,59 (Fonte: CARNEIRO, 2011)

Figura 6.6 – Curva de absorção do agregado graúdo de RCD


De acordo com a Figura 6.6, verifica-se que com 10 minutos o material já havia

absorvido mais de 50% da massa total de água. Aos 50 minutos, a taxa de absorção de água já

havia alcançado cerca de 76% da massa total de água.

O Betonlab Pro compensa a absorção de água dos agregados, ao calcular o consumo

dos materiais. Portanto, nesse trabalho, ao compor o banco de dados do programa, foi inserido

(conforme item 3.3.4) a taxa de absorção de água dos agregados de RCD referente ao período

de 10 minutos.

0,00

1,00

2,00

3,00

4,00

5,00

6,00

7,00

0,1 1 10 100 1000 10000

Taxa

de

ab

sorç

ão d

e á

gua

mé

dia

(%

)

Tempo (min)

74

6.1.2.4 Compacidade experimental

O procedimento para a determinação da compacidade experimental é o mesmo para os

agregados naturais (compactação mecânica com vibração, cujo protocolo de empacotamento é

k = 9,0). A massa de agregado graúdo utilizado foi 5,64 kg. O resultado do ensaio de

compactação mais vibração está apresentado na Tabela 6.8.

Tabela 6.8 – Compacidade experimental do agregado graúdo RCD

Agregado Compacidade experimental Graúdo RCD 0,53

6.1.3 Determinação dos parâmetros “p” e “q” dos agregados de RCD

A calibração dos parâmetros “p” e “q” dos agregados reciclados foi realizada como

descrito para os agregados naturais. Os concretos foram moldados com substituição de 100%

do volume dos agregados dos traços REF TR e REF TP, de referência. O resultado da

moldagem dos concretos rico e pobre de RCD (MVA TR e MVA TP, respectivamente), está

apresentado na Tabela 6.9. A Figura 6.7 ilustra a calibração desses parâmetros dos agregados

reciclados no Betonlab Pro. Na Tabela 6.10 estão apresentados os valores do “p” e do “q”.

Tabela 6.9 – Consumo (kg/m³) dos materiais constituintes dos concretos e resistência à compressão para a calibração dos parâmetros “p” e “q” dos agregados reciclados

Consumo e Resistência MVA TP REF TR

Consumo de cimento (kg/m³) 229,31 467,53

Consumo de agregado miúdo (kg/m³) 759,71 551,69

Consumo de agregado graúdo (kg/m³) 825,52 897,66

Consumo de água (kg/m³) 291,23 285,19

Consumo de aditivo químico (kg/m³) 3,35 6,08

Resistência à compressão a 1 dia (MPa) 2,96 12,30




75

Figura 6.7 - Calibração dos parâmetros “p” e “q” dos agregados reciclados


Tabela 6.10 – Resultado da calibração dos parâmetros “p” e “q” dos agregados reciclados

Agregado Parâmetro “p” Parâmetro “q”

Miúdo RCD 0,8822 0,02274

Graúdo RCD 0,8822 0,02274

6.2 DOSAGEM DOS CONCRETOS RECICLADOS

Foi dosado, através do BetonLab Pro, um concreto reciclado, visando resistência à

compressão, aos 28 dias, de 27 MPa. A partir do traço inicial (“Composition” e “Gâchée nº1”)

fez-se a primeira otimização da mistura, modificando o consumo de água. Como a resistência

à compressão desejada não foi alcançada, realizou-se a segunda otimização, aumentando o

consumo de cimento, e reduzindo ainda mais o consumo de água. Na Figura 6.8 encontra-se a

proporção final por m3 dos materiais constituintes do concreto convencional, bem como os

valores teóricos previstos para as duas propriedades (abatimento e resistência à compressão)

que se pretende validar no presente estudo.

76

Figura 6.8 - Proporção final (em kg/m³) dos materiais constituintes do concreto reciclado


O traço unitário, em massa foi 1:1,32:2,27:0,52 (cimento:areia:brita:relação

água/cimento). O teor de argamassa da mistura foi de 51%. Assim como no concreto

convencional, não foram realizados ajustes experimentais, para poder ser analisada a

potencialidade desta ferramenta computacional na dosagem de concretos reciclados, sem a

necessidade de ajustes.

6.3 RESULTADOS

Os resultados dos ensaios realizados na mistura dosada estão apresentados abaixo.

6.3.1 Abatimento do tronco de cone

A Tabela 6.11 mostra o resultado teórico e experimental do ensaio do abatimento do

tronco de cone. A Figura 6.9 mostra a granulometria do concreto reciclado dosado, gerada no

Betonlab Pro.

Proporção final dos materiais constituintes

Propriedades do concreto: Abatimento e resistência à compressão

77

Tabela 6.11 – Valores de abatimento

Ensaio Valor teórico (mm) Valor experimental (mm)

Abatimento tronco de cone 72 17

Os resultados apresentaram uma redução de 76% entre os valores de abatimento da

mistura teórica e experimental, sendo que esse valor reduzido pode estar associado a um

maior travamento das partículas, proporcionado pela forma e textura superficial do RCD

(RASHWAN; ABOURISZK, 1997, citados por LEITE, 2001), visto que o Betonlab Pro, não

considera essa influência para o abatimento, mas apenas para a resistência à compressão

(parâmetro “p”). Outro fator que pode ter acarretado a divergência entre os valores teórico e

experimental do abatimento do concreto foi a elevada absorção de água dos agregados,

provocando a rápida perda de trabalhabilidade (RANVIDRARAJAH, 1987 et al., citado por

LEITE, 2001), podendo esse fator não estar associado ao Betonlab Pro, e sim a uma

insuficiente taxa de compensação de água dos agregados reciclados. Ao observar a Figura 6.9,

verifica-se que o concreto reciclado apresenta uma granulometria contínua, apresentando

grande quantidade de materiais finos. Leite (2001) afirma que a coesão dos concretos

reciclados é alta, devido à presença de finos, bem como, ao atrito entre as partículas. Esse

fator também reduz a trabalhabilidade dos concretos reciclados. A Figura 6.10 mostra o

abatimento da mistura.

Figura 6.9 – Granulometria do concreto reciclado, gerada no Betonlab Pro


78

Figura 6.10 – Abatimento da mistura


6.3.2 Resistência à compressão

A Tabela 6.12 mostra os resultados e experimentais de resistência à compressão, bem

como, os valores teóricos, calculado no Betonlab Pro. Os CP’s marcados com “*” foram

desconsiderados do cálculo.

Tabela 6.12 – Resultados experimentais e teóricos de resistência à compressão axial do concreto reciclado

CP Idade

(dias)

Tensão

(MPa)

Tensão Média

Experimental (MPa)

Desvio -

padrão CV (%)

Tensão

Teórica (MPa)

01 7 24,40

23,94 0,65 3,00 25,30 02* 7 25,42

03 7 23,48

04 28 27,81

27,68 0,18 1,00 27,10 05 28 27,55

06* 28 26,82

Os resultados de resistência à compressão do concreto reciclado foram bastante

próximos, sendo que a resistência aos 7 e 28 dias divergiram dos resultados teóricos,

respectivamente, em 5% e 2%. O Betonlab Pro admite uma margem de segurança de até 20%

entre o valor experimental e teórico, tanto para mais quanto para menos. A Figura 6.10 e a

79

Figura 6.11 mostram essa faixa de segurança admitida pelo programa, para os valores de

resistência à compressão aos 7 e 28 dias respectivamente, do concreto reciclado estudado.

Figura 6.11 – Limites de resistência à compressão aos 07 dias


Figura 6.12 – Limites de resistência à compressão aos 28 dias


20,24

25,30

30,36

23,94

19

21

23

25

27

29

31

0 1 2 3 4 5

Re

sist

ên

cia

à co

mp

ress

ão a

os

07

dia

s

LIMITES DE RESISTÊNCIA AOS 7 DIAS RCD - BETONLAB PRO


VALOR TEÓRICO


CP MÉDIO

21,68

27,10

32,52

27,68

20

22

24

26

28

30

32

34

0 1 2 3 4

Re

sist

ên

cia

à co

mp

ress

ão a

os

28

dia

s

LIMITES DE RESISTÊNCIA AOS 28 DIAS RCD - BETONLAB PRO


VALOR TEÓRICO


CP MÉDIO

80

Observou-se que o valor médio da resistência à compressão, tanto aos 7 quanto aos 28

dias, se encontram dentro da faixa de segurança admitida pelo programa, demonstrando a

aplicabilidade do Betonlab Pro, também para a dosagem de concretos com agregados de

RCD.

81

7 CONCLUSÕES

O programa Betonlab Pro viabiliza a dosagem de concretos, utilizando para tal o

método do empacotamento compressível (MEC), que realiza tão somente o empacotamento

granular, associado a modelos de comportamento que determinam as propriedades físicas e

mecânicas. Algumas das constantes desses modelos são determinadas através de

caracterização experimental, sendo necessária a realização de alguns ensaios, a exemplo de

compacidade, além dos comumente realizados. Isso é preciso para a composição do banco de

dados do programa. A utilização do programa é bastante facilitada pela usabilidade

apresentada na interface gráfica do Betonlab Pro.

Ao ser realizada a mistura experimental do concreto convencional, ocorreu, para o

abatimento do tronco de cone, uma aumento do valor experimental em relação ao teórico.

Todavia, essa diferença pode não estar associada ao programa Betonlab Pro, e sim

descontinuidade da curva granulométrica deste concreto, ocasionada pela falta de grãos

intermediários entre as granulometrias do agregado graúdo e miúdo, e entre as granulometrias

do agregado miúdo e do cimento. Isso proporciona uma mistura com pouca coesão,

propiciando o seu desmoronamento, o que inviabiliza a análise do abatimento do tronco de

cone. Para as resistências à compressão, houve uma queda dos resultados experimentais,

quando comparados com os valores teóricos, porém, os resultados experimentais se

enquadram na faixa de segurança admitida pelo Betonlab Pro, validando assim a dosagem.

Para os concretos reciclados, os valores experimentais do abatimento do tronco de

cone foram consideravelmente menores do que os valores teóricos, sendo que esse fato pode

estar associado ao maior travamento entre as partículas dos agregados reciclados, função da

sua forma e textura superficial, visto que o Betonlab Pro, ao calcular o parâmetro “p”,

determina a influência da aderência do agregado à pasta na resistência à compressão, não

utilizando esse parâmetro para a determinação do abatimento. A curva granulométrica deste

concreto se apresenta contínua, com a presença de finos. A presença de finos aliada ao atrito

entre as partículas proporcionam elevada coesão do material, reduzindo o abatimento. Outro

fator que pode ter ocasionado essa diferença entre os valores do abatimento é a elevada

absorção de água dos agregados reciclados, que acarreta uma rápida perda de

trabalhabilidade. No que tange a resistência à compressão axial, os resultados teóricos e

experimentais foram bastante próximos, sendo que os valores experimentais se enquadraram

82

na faixa de segurança admitida pelo programa, validando assim, a dosagem de concretos

reciclados contendo agregados de RCD, através do Betonlab Pro.

Portanto, pode-se concluir que os resultados teóricos (obtidos com o programa

Betonlab Pro) e experimentais apresentaram boas correlações tanto para o concreto

convencional quanto para o concreto com agregado reciclado, mesmo não sendo realizado

nenhum ajuste experimental nas misturas. Considerando-se apenas a resistência mecânica, o

Betonlab Pro se mostrou bastante eficiente quando se deseja dosar um concreto com

agregados de RCD. Ressalta-se que o modelo de determinação da propriedade abatimento é

bastante complexo e apresenta alta sensibilidade às variáveis, necessitando de mais estudos.

83

8 SUGESTÕES PARA TRABALHOS FUTUROS

A partir do presente trabalho, surgem algumas sugestões, para possíveis trabalhos futuros:

a) Estudos mais aprofundados sobre as variáveis que podem influenciar o Betonlab Pro

na determinação do abatimento do tronco de cone, de concretos convencionais e

reciclados.

b) Determinação das propriedades mecânicas de concretos reciclados com diversos teores

de substituição, através do Betonlab Pro, com validação experimental.

c) Estudo da retração de concretos reciclados, através do Betonlab Pro, com validação

experimental.

d) Determinação do teor de ar incorporado de misturas de concreto com diferentes teores

de substituição dos agregados naturais, pelos reciclados, com validação experimental.

84

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

ABNT, NBR 5733, 1991, Cimento Portland de alta resistência inicial. Associação Brasileira de Normas Técnicas, Rio de Janeiro. ABNT, NBR 5738, 2003, Concreto – procedimento para moldagem e cura de corpos-de-prova. Associação Brasileira de Normas Técnicas, Rio de Janeiro. ABNT, NBR 7215, 1996. Cimento Portland – determinação da resistência à compressão. Associação Brasileira de Normas Técnicas, Rio de Janeiro. ABNT, NBR NM 23, 2001, Cimento Portland e outros materiais em pó – determinação da massa específica. Associação Brasileira de Normas Técnicas, Rio de Janeiro. ABNT, NBR NM 30, 2001, Agregado miúdo – determinação da absorção de água. Associação Brasileira de Normas Técnicas, Rio de Janeiro. ABNT, NBR NM 52, 2003, Agregado miúdo – determinação da massa específica e massa específica aparente. Associação Brasileira de Normas Técnicas, Rio de Janeiro. ABNT, NBR NM 53, 2003, Agregado graúdo – determinação da massa específica, massa específica aparente e absorção de água. Associação Brasileira de Normas Técnicas, Rio de Janeiro. ABNT, NBR NM 67, 1998, Concreto – determinação da consistência do tronco de cone. Associação Brasileira de Normas Técnicas, Rio de Janeiro. ABNT, NBR NM 248, 2003, Agregados – determinação da composição granulométrica. Associação Brasileira de Normas Técnicas, Rio de Janeiro. AÏTICIN, Pierre Claude, 1938 – Concreto de alto desempenho / Pierre Claude Aïticin; Tradução de Geraldo G. Serra. São Paulo: Pini, 2000. ALVES, Martha Figueiredo. Estudo comparativo de métodos de dosagem para concretos de alta resistência. Porto Alegre, 2000, 153p. Dissertação (Mestrado em Engenharia Civil) - Universidade Federal do Rio Grande do Sul. BOGGIO, Aldo J. Estudo comparativo de métodos de dosagem de concretos de cimento Portland. Porto Alegre, 2000, 182p. Dissertação (Mestrado em Engenharia Civil) - Universidade Federal do Rio Grande do Sul. CARNEIRO, Jodilson Amorim. Flexão de vigas de concreto armado reciclado contendo fibras de aço. Feira de Santana, 2011. Dissertação (Mestrado em Engenharia Civil) – Universidade Estadual de Feira de Santana. CORDEIRO, Guilherme Chagas. Utilização de cinzas ultrafinas do bagaço de cana-de-açúcar e da casca de arroz como aditivos minerais em concreto. Rio de Janeiro, 2006, 485p. Tese (Doutorado em Engenharia Civil) - Universidade Federal do Rio de Janeiro.

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DE LARRARD, François. Concrete Mixture Proportioning, Ascientific Approach. Modern Concrete Technology Series. E&FN SPON, London, 1999, 421p. DE LARRARD, François. BétonlabPro3, Leçon nº4: Caractéristiques mécaniques des granulats. Disponível em: <http://www.lcpc.fr/utils/betonlab/lesson_04/index.html>. Acesso em 12 set., 23:15:30. DE LARRARD, François. BétonlabPro3, Leçon nº9: Le cahier des charges. Disponível em: <http://www.lcpc.fr/utils/betonlab/lesson_09/index.html>. Acesso em 12 set., 23:25:12. DE LARRARD, François. BétonlabPro3, Leçon nº10: Simulation de formules de béton. Disponível em:<http://www.lcpc.fr/utils/betonlab/lesson_10/index.html>. Acesso em 12 set., 23:45:22. FONTES, Cintia Maria Ariani. Utilização das cinzas de lodo de esgoto e de resíduo sólido urbano em concretos de alto desempenho. Rio de Janeiro, 2008, 294p. Tese (Doutorado em Engenharia Civil) - Universidade Federal do Rio de Janeiro/COPPE. FORMAGINI, Sidiclei. Dosagem científica e caracterização mecânica de concretos de altíssimo desempenho. Rio de Janeiro, 2005, 285p. Tese (Doutorado em Engenharia Civil) - Universidade Federal do Rio de Janeiro. HELENE, Paulo R.L.;TERZIAN, Paulo. Manual de dosagem e controle do concreto. 1.ed. São Paulo: PINI, 1993. 349p. LEITE, Mônica Batista. Avaliação de propriedades mecânicas de concretos produzidos com agregados reciclados de resíduo de construção e demolição. Porto Alegre, 2001, 290p. Tese (Doutorado em Engenharia Civil) - Universidade Federal do Rio Grande do Sul. MEHTA, Povindar Kumar; MONTEIRO, Paulo J. M. Concreto: microestrutura, propriedades e materiais. São Paulo: IBRACON, 2008. 674p. NEVILLE, Adam M. Propriedades do concreto. 2 ed. São Paulo: PINI, 1997. 828p. RODRIGUES, Públio Penna Firme. Parâmetros de dosagem de concreto. 2 ed. rev. atual. São Paulo: ABCP, 1995. 32p. SILVA, Alex Sandro Malaquias. Dosagem de concreto pelos métodos de empacotamento compressível e Aïtcin-Faury modificado. Rio de Janeiro, 2004, 152p. Dissertação (Mestrado em Engenharia Civil) - Universidade Federal do Rio de Janeiro. SILVA, Eugênia Fonseca. Variações dimensionais em concretos de alto desempenho contendo aditivo redutor de retração. Rio de Janeiro, 2007, 332p. Tese (Doutorado em Engenharia Civil) - Universidade Federal do Rio de Janeiro / COPPE.

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