FABRICAÇÃO E ADIÇÃO DE PRODUTO DISPERSANTE COMO …

UNIVERSIDADE FEDERAL DE MATO GROSSO

CAMPUS UNIVERSITÁRIO DO ARAGUAIA

INSTITUTO DE CIÊNCIAS EXATAS E DA TERRA

CURSO DE ENGENHARIA CIVIL

CAYTTANO SAUL DE SÁ ZARPELLON

FABRICAÇÃO E ADIÇÃO DE PRODUTO DISPERSANTE COMO AGENTE

PLASTIFICANTE NA MATRIZ DE CONCRETO

Barra do Garças - MT

2019

CAYTTANO SAUL DE SÁ ZARPELLON

FABRICAÇÃO E ADIÇÃO DE PRODUTO DISPERSANTE COMO AGENTE

PLASTIFICANTE NA MATRIZ DE CONCRETO

Trabalho de Conclusão de Curso apresentado

ao curso de Engenharia Civil da Universidade

Federal de Mato Grosso, para obtenção do

título de Bacharel em Engenharia Civil.

Orientador: Prof.º Cristopher Antonio Martins de Moura

Coorientador: Prof.° Dr. Claudemir Batalini

Barra do Garças - MT

2019

Dedico este trabalho aos meus pais, por me

ensinarem o caminho a ser seguido,

incentivarem e motivarem nos momentos

difíceis e, sobretudo, por acreditarem no meu

sonho. Aos dois, todo o meu amor e carinho.

Agradeço a Deus e a Nossa Senhora por cuidarem dos meus caminhos, iluminarem os

meus pensamentos e permitirem que eu alcançasse os meus objetivos.

Agradeço à minha família, aos meus pais, Erno Valmir Zarpellon e Vanda Maria de Sá

Ribeiro Furtado por todo o apoio, carinho, colaboração e dedicação, por serem sempre meu

porto seguro e por serem, sobretudo, a razão e o motivo maior que me proporcionou força e

coragem para continuar durante todos os momentos difíceis aos quais estamos sujeitos

durante esta caminhada; ao meu irmão, Eduardo, que está sempre ao meu lado e acredita no

nosso futuro profissional; ao meu padrasto, Benedito Furtado, que sempre colaborou de todas

as formas para que esse momento se realizasse; à minha avó, Maria, por sempre me

incentivar; à minha tia, Ivanilde, que sempre acreditou e apostou veemente nas minhas

realizações e desde criança me fez visionar a grandiosidade que o futuro proporcionaria.

Agradeço ao professor Cristopher Martins que conduziu esta orientação como

profissional e amigo, não medindo esforços para sanar todas as dificuldades, contribuindo

exponencialmente para a evolução desta pesquisa. Agradeço ao professor Claudemir Batalini,

coorientador, que se mostrou amigo, profissional e grande colaborador desta pesquisa desde o

primeiro contato. Agradeço ao professor Danilo Hiroshi Konda, pois a finalização deste

trabalho só foi possível com seu apoio. A vocês professores, todo meu respeito, admiração e

os mais sinceros agradecimentos.

Agradeço a todos os meus amigos que participaram e colaboraram direta ou

indiretamente nessa trajetória, em especial aos meus amigos Bruno Romera, Marlon Pizzatto,

Matheus Fernandes e Vinícius Aranha pela amizade e parceria em todos os momentos, por

colaborarem também de forma ímpar no desenvolvimento dos procedimentos laboratoriais

desta pesquisa e pelo sentimento de família que vocês me transmitem. Agradeço ao meu

amigo Roberto Jr. que foi a minha primeira amizade construída dentro desta universidade, por

todo o apoio, conselhos e palavras que contribuíram no meu caminho até aqui. A vocês,

amigos, os meus mais sinceros agradecimentos.

Agradeço aos meus amigos do Rotaract Club pelo companheirismo, pela oportunidade

em conhecer pessoas incríveis e por me proporcionarem momentos inesquecíveis. Tenho por

todos um imensurável respeito, pois com vocês divido um eterno carinho pelo trabalho

voluntário. Agradeço à Tana Deyse por apoiar e colaborar desde o início no desenvolvimento

deste trabalho, o meu muito obrigado. Agradeço às empresas ENGEFOTO Engenharia e

Aerolevantamentos S.A. e POLO Construtora e Empreendimentos que disponibilizaram os

laboratórios para a realização dos ensaios de resistência à compressão que foram

fundamentais para o desenvolvimento desta pesquisa.

A rebelião renasce hoje. A guerra está apenas

começando e eu não serei o último Jedi.

(Luke Skywalker)

RESUMO

O concreto é o segundo produto mais consumido no mundo. A indústria brasileira de cimento

desempenha um papel importante no cenário nacional e internacional, tendo em 2014 ocupado

a quarta posição entre os maiores produtores de concreto, conforme dados da Associação

Brasileira de Cimento Portland – ABCP (2017). Com o avanço da tecnologia de materiais na

produção de concreto para as mais diversas aplicações em obras, foram desenvolvidas adições

com a finalidade de aprimorar as características no estado fresco e endurecido. O presente

trabalho tem como objetivo a fabricação de um produto dispersante produzido à base de

elementos biodegradáveis buscando efeitos análogos aos do aditivo plastificante comercial em

relação à redução da consistência e posterior avaliação de suas influências na resistência à

compressão simples e capacidade de absorção capilar. No decorrer da pesquisa, após ensaios

dos corpos de prova fabricados com o produto dispersante no concreto, aditivo plastificante

comercial, acetato de sódio e sem aditivo, foi possível avaliar consideráveis resultados no que

tange à redução da consistência, indicando maior trabalhabilidade da matriz. Entretanto

ocorreu redução da resistência à compressão quando comparado aos resultados do concreto de

referência, além de maiores taxas de absorção capilar, em relação ao concreto de referência e

aditivado com plastificante comercial. Dessa forma, entende-se que o produto dispersante

proporcionou resultados satisfatórios de abatimento, contudo ocasionou a redução de

resistência à compressão, possivelmente pela incorporação de ar observada também durante a

mistura, sendo necessário estudo de dosagens experimentais a fim de encontrar a proporção

ótima que permita a elevação do abatimento, sem ocasionar a redução significativa de

resistência à compressão.

Palavras-chave: aditivo biodegradável; concreto; consistência; plastificante; trabalhabilidade.

ABSTRACT

Concrete is the second most consumed product in the world. The Brazilian cement industry

plays an important role in the national and international scenario, having ranked fourth among

the largest concrete producers in 2014, according to the Brazilian Association of Portland

Cement - ABCP (2017). With the advancement of materials technology in the production of

concrete for the most diverse applications in works, additions were developed in order to

improve the characteristics in the fresh and hardened state. The present work aims at the

production of a dispersant product based on biodegradable elements seeking similar effects to

the commercial plasticizer additive in relation to the reduction of consistency and subsequent

evaluation of its influence on resistance to simple compression and capillary absorption

capacity. In the course of the research, it was possible to evaluate considerable results in terms

of the reduction of consistency, indicating a higher workability of the matrix after tests of the

specimens manufactured with the dispersant in the concrete, commercial plasticizer additive,

sodium acetate and without additive. However, there was a reduction in compressive strength

when compared to the reference concrete results, as well as higher rates of capillary

absorption, compared to the reference concrete and added with commercial plasticizer. In this

way, it is understood that the dispersant product gave satisfactory results of reduction,

however, it caused the reduction of compressive strength, possibly by incorporation of air

observed also during the mixing, being necessary study of experimental dosages in order to

find the optimal proportion that allow the reduction of the abatement without causing a

significant reduction in compressive strength.

Keywords: biodegradable additive; concrete; consistency; plasticizer; workability.

LISTA DE FIGURAS

Figura 1- Zona de transição ...................................................................................................... 27

Figura 2- Resultados de resistência à compressão em 28 dias ................................................. 32

Figura 3- Ângulo de contato entre uma gota de líquido e uma superfície sólida ..................... 33

Figura 4- Representação da reação cimento-aditivo ................................................................. 34

Figura 5- Representação da estrutura do ácido oléico .............................................................. 35

Figura 6- Representação da estrutura do ácido linoléico .......................................................... 35

Figura 7- Reação dos ésteres do glicerol do óleo de soja com o hidróxido de sódio ............... 36

Figura 8- Produto da reação do naftaleno sulfonado e a melanina sulfonado com o hidróxido

de sódio ..................................................................................................................................... 37

Figura 9- Ensaio de abatimento do tronco de cone .................................................................. 38

Figura 10- Ensaio de resistência à compressão simples ........................................................... 40

Figura 11- Ensaio de absorção capilar ...................................................................................... 41

Figura 12- Amostras de produto dispersante ............................................................................ 43

Figura 13- Composição granulométrica do agregado miúdo ................................................... 44

Figura 14- Agregado graúdo..................................................................................................... 45

Figura 15- Corpos de prova moldados ..................................................................................... 46

Figura 16- Cura dos corpos de prova........................................................................................ 47

Figura 17- Ensaio de abatimento .............................................................................................. 48

Figura 18- Ensaio de resistência à compressão simples ........................................................... 49

Figura 19- Ensaio de absorção capilar ...................................................................................... 51

Figura 20- Compressão diametral ............................................................................................ 51

Figura 21- Avaliação de ascensão capilar ................................................................................ 52

Figura 22- Curva granulométrica do agregado miúdo.............................................................. 54

Figura 23- Resultados de abatimento do concreto com acetato de sódio e sem aditivos ......... 55

Figura 24- Resultados de abatimento do concreto com amostras de dispersante ..................... 56

Figura 25- Resultados de abatimento do concreto com aditivo plastificante comercial .......... 58

Figura 26- Resultados de resistência à compressão do concreto com acetato de sódio e sem

aditivo ....................................................................................................................................... 59

Figura 27- Resultados de resistência à compressão do concreto com o dispersante A1 ........... 60




Figura 31- Resultados de resistência à compressão do concreto com plastificante comercial. 63

Figura 32- Comparação geral dos resultados de resistência característica (fck) ....................... 63

Figura 33- Resultados de absorção capilar do concreto produzido com a amostra A1 ............ 64




LISTA DE QUADROS

Quadro 1- Relação entre percentual de aditivo e trabalhabilidade ........................................... 59

LISTA DE TABELAS

Tabela 1- Correspondência entre classe de agressividade e qualidade do concreto ................. 25

Tabela 2- Classificação do concreto de acordo com a massa específica. ................................. 26

Tabela 3- Relação entre trabalhabilidade e grandeza de abatimento. ....................................... 39

Tabela 4- Relação abatimento-aplicação .................................................................................. 39

Tabela 5- Série de peneiras ....................................................................................................... 44

Tabela 6- Levantamento quantitativo ....................................................................................... 47

Tabela 7- Resultados de granulometria do agregado miúdo .................................................... 53

Tabela 8- Densidade dos componentes do dispersante ............................................................ 54

Tabela 9- Densidade das amostras de dispersante .................................................................... 55

SUMÁRIO

INTRODUÇÃO ........................................................................................................................ 12

1. OBJETIVOS ......................................................................................................................... 14

1.1 Objetivo Geral .................................................................................................................... 14

1.2 Objetivos Específicos ......................................................................................................... 14

2. JUSTIFICATIVA ................................................................................................................. 15

3. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA ............................................................................................. 17

3.1 Concreto ............................................................................................................................. 17

3.1.1 Histórico .......................................................................................................................... 18

3.1.2 Componentes ................................................................................................................... 19

3.1.2.1 Cimento Portland .......................................................................................................... 19

3.1.2.2 Agregados ..................................................................................................................... 20

3.1.2.3 Água ............................................................................................................................. 21

3.1.3 Propriedades do concreto ................................................................................................ 21

3.1.3.1 Estado fresco ................................................................................................................ 21

3.1.3.1.1 Consistência e Trabalhabilidade ................................................................................ 21

3.1.3.1.2 Homogeneidade ......................................................................................................... 23

3.1.3.2 Estado endurecido......................................................................................................... 23

3.1.3.2.1 Massa específica ........................................................................................................ 23

3.1.3.2.2 Permeabilidade .......................................................................................................... 24

3.1.3.2.3 Resistência à compressão .......................................................................................... 25

3.1.4 Classificações do concreto............................................................................................... 26

3.1.5 Sistemas de poros e vazios .............................................................................................. 26

3.1.5.1 Poros de capilares ......................................................................................................... 28

3.1.5.2 Ar incorporado .............................................................................................................. 28

3.1.5.3 Poros de gel .................................................................................................................. 28

3.2 Aditivos para concreto ........................................................................................................ 29

3.2.1 Histórico .......................................................................................................................... 30

3.2.2 Tipos de Aditivos ............................................................................................................ 31

3.2.2.1 Aditivo plastificante ..................................................................................................... 31

3.2.2.1.1 Química do aditivo plastificante ................................................................................ 33

3.2.2.2 Sabão líquido como aditivo plastificante...................................................................... 34

3.2.2.3 Similaridade entre sabões e aditivos plastificantes comerciais .................................... 35

3.3 Tecnologias do concreto – Métodos de ensaio e caracterização. ....................................... 37

3.3.1 Ensaio de abatimento ....................................................................................................... 38

3.3.2 Ensaio de resistência à compressão ................................................................................. 40

3.3.3 Ensaio de absorção por capilaridade ............................................................................... 41

4. MATERIAIS E MÉTODOS ................................................................................................. 42

4.1 Fabricação do produto dispersante ..................................................................................... 42

4.2 Análise granulométrica dos agregados ............................................................................... 43

4.3 Fabricação do concreto e moldagem dos corpos-de-prova ................................................ 45

4.4 Ensaio de abatimento .......................................................................................................... 48

4.5 Ensaio de resistência à compressão simples ....................................................................... 49

4.6 Ensaio de absorção por capilaridade .................................................................................. 50

5. RESULTADOS E DISCUSSÕES ........................................................................................ 53

5.1 Caracterização do agregado miúdo..................................................................................... 53

5.2 Caracterização do produto dispersante ............................................................................... 54

5.3 Ensaio de abatimento .......................................................................................................... 55

5.3.1 Acetato de sódio e sem aditivo ........................................................................................ 55

5.3.2 Produto dispersante ......................................................................................................... 56

5.3.3 Aditivo plastificante comercial ........................................................................................ 57

5.3.4 Análise geral dos resultados de abatimento ..................................................................... 59

5.4 Ensaio de resistência à compressão simples aos 28 dias .................................................... 59

5.4.1 Acetato de sódio e sem aditivo ........................................................................................ 59

5.4.2 Produto dispersante (A1) .................................................................................................. 60




5.4.6 Plastificante Comercial .................................................................................................... 62

5.4.7 Análise geral dos resultados de resistência à compressão ............................................... 63

5.5 Ensaio de absorção capilar ................................................................................................. 64





5.5.5 Análise geral dos resultados de absorção capilar ............................................................ 67

CONCLUSÃO .......................................................................................................................... 69

REFERÊNCIAS ....................................................................................................................... 71

APÊNDICES A - Resultados gerais de resistência característica ........................................... 76

12

INTRODUÇÃO

O concreto é composto por partículas de agregados, variando entre graúdas e miúdas,

classificadas de acordo com suas dimensões, envolvidas por um meio aglomerante formado

por cimento Portland e água, possuindo dois estados, sendo o fresco e o endurecido. A

indústria de cimento está em constante expansão, ocupando o ranking entre as maiores

produtoras mundiais, destacando-se no cenário nacional e internacional (ABCP, 2017).

O mercado da construção tem se preocupado cada vez mais com a qualidade do

produto que é fornecido, através de inovações tecnológicas para análise de materiais e

processos produtivos. A evolução na área de tecnologia de concreto proporcionou o

desenvolvimento de matrizes com características distintas com adições principalmente de

aditivos plastificantes, a fim de aplicações para as diversas necessidades de projeto, como os

concretos autoadensáveis, de alta resistência inicial e leve (HELENE; TUTIKIAN, 2011).

Em termos de conceituação dos aditivos plastificantes, analisa-se que as principais

características implicam na redução de água, aumento do intervalo do estado plástico,

diretamente relacionado à trabalhabilidade e a capacidade de proporcionar melhores

condições de hidratação das partículas de cimento, influenciando positivamente no

desenvolvimento da resistência mecânica. A redução da consistência se dá devido à repulsão

das partículas de cimento envolvidas pelo plastificante, pertencente ao grupo químico de

tensoativos aniônicos que possuem a característica de reduzir a tensão superficial de líquidos,

como a água, reduzindo o ângulo de atrito, aumentando a molhabilidade e promovendo maior

interação da água com as partículas de cimento, desenvolvendo um processo de hidratação

mais eficiente (TUTIKIAN; DAL MOLIN, 2008).

As interferências químicas desenvolvidas com a adição dos aditivos plastificantes na

matriz de concreto devem ser controladas através da dosagem deste produto, especificada pela

ABNT NBR 12655:2015, pois este aditivo que promove a redução da consistência,

conferindo maior plasticidade e trabalhabilidade, pode desenvolver também altas taxas de

incorporação de ar, comprometendo a integridade da resistência mecânica. Nesse contexto,

por ser um material que proporciona o melhoramento de propriedades específicas do concreto,

entende-se que sua aplicação beneficia a matriz no estado fresco e endurecido, garantindo

maior eficiência da estrutura. Contudo, os aditivos plastificantes ainda são pouco utilizados na

construção civil devido aos altos custos.

Dessa forma, o presente trabalho propõe a fabricação e adição de um produto

dispersante biodegradável, com capacidade de proporcionar a redução da consistência da

13

matriz de concreto, como proposta para minimizar as práticas de adição de água no preparo

para se obter este efeito. Serão realizados também estudos e avaliações da influência deste

produto na resistência mecânica e absorção de água.

14

1. OBJETIVOS

1.1 Objetivo Geral

Analisar efeito plastificante, resistência mecânica e absorção na matriz de concreto

produzida com a adição de um produto dispersante obtido a partir da saponificação do óleo de

soja (sabão líquido).

1.2 Objetivos específicos

Fabricação de produto dispersante a fim de comparação com o aditivo

plastificante comercial adicionado à composição da matriz de concreto;

Analisar a consistência da matriz a partir da adição do produto dispersante,

acetato de sódio, plastificante comercial e sem aditivo;

Analisar a resistência à compressão simples aos 28 dias de corpos de prova

produzidos com a adição do produto dispersante, plastificante comercial e

sem aditivo;

Analisar a absorção de água por capilaridade dos corpos de prova

produzidos com a adição do produto dispersante, plastificante comercial e

sem aditivo.

15

2. JUSTIFICATIVA

O concreto possui dois estados no qual precisa desenvolver suas propriedades

intrínsecas da forma mais eficiente, de modo que um estado contribua para o melhor

desempenho do outro conforme ocorra o ganho de resistência. Desta forma, no estado fresco

quando possui características plásticas e coesivas é necessário que se tenha bom desempenho

quanto à trabalhabilidade, sendo que esta depende da consistência e homogeneidade da matriz

de concreto e dessa forma passe pelos processos de preparo, transporte, lançamento e

adensamento com menor incidência de exsudação e segregação. Tendo então todas essas fases

realizadas sem agravo, o segundo estado, o endurecido, tende a se desenvolver promovendo o

ganho de resistência durante o processo de cura e ao longo da vida útil (NEVILLE;

BROOKS, 2013).

Para que se tenha consistência e homogeneidade da matriz, é necessário que a

dosagem dos materiais que a compõe seja realizada de maneira criteriosa, considerando o

controle tecnológico, como umidade, granulometria dos agregados, relação água/cimento

(a/c), de modo que o produto final atenda as exigências estabelecidas em projeto, como

resistência à compressão. O desempenho do concreto em termos de resistência axial

compressiva, dependerá da efetividade de propriedades como consistência, homogeneidade e

trabalhabilidade que podem ser otimizadas a partir da aplicação de aditivos, favorecendo o

desempenho da matriz de concreto em termos de preparo, transporte, lançamento e

adensamento (HELENE; TUTIKIAN, 2011).

De acordo com Mehta e Monteiro (2014), os aditivos com a função de reduzir a

proporção de água, contribuem na fase de hidratação do aglomerante hidráulico, promovendo

o ganho de resistência, uma vez que é limitada a relação água/cimento (a/c), as porcentagens

de formação porosa tendem a reduzir significativamente, obtendo-se então maior área integra

para distribuição de esforços solicitantes.

A produção do concreto in loco é uma atividade comum nos canteiros de obras e

nesse contexto, manter o controle tecnológico é um grande desafio que é agravado pelo

conhecimento transmitido sem suporte técnico ou mesmo práticas que parecem efetivas como

a adição de uma quantidade extra de água visando maior trabalhabilidade. Manter o controle

tecnológico é um desafio perante a insuficiência na difusão de conceitos técnicos de equipes

que operam a execução, visto que a prática de adição da água no concreto a fim de aumentar

ou manter a consistência, “facilitando” a trabalhabilidade é corriqueira nesses casos

(TEIXEIRA, 2007).

16

São vários os fatores que interferem na consistência da matriz, como o formato do

agregado graúdo, pois os seixos que possuem formas arredondadas favorecem a

trabalhabilidade, uma vez que as britas que possuem arestas geram o efeito contrário, além do

fator a/c que é inversamente proporcional à consistência. A adição de água além do percentual

previsto no traço com a finalidade de proporcionar a redução da consistência e

consequentemente, maior trabalhabilidade, pode desencadear patologias que comprometem a

integridade da estrutura, tal como a segregação dos materiais, prejudicando a interação dos

componentes e a homogeneidade do concreto. O fenômeno de exsudação promove o

enfraquecimento da zona de transição pasta-agregado, além de desenvolver a formação de

vazios capilares que acrescem diretamente a taxa de formação porosa da matriz (KAEFER,

2002).

A ABNT NBR 6118:2014 determina que o modelo estrutural a ser executado deve

seguir padrões técnicos, apresentando após a finalização do projeto, capacidade de resistência

aos esforços solicitantes e durabilidade. O controle tecnológico é um parâmetro de

cumprimento destas normativas, devendo ser realizado através de ensaios como abatimento,

resistência à compressão e absorção, garantindo a qualidade dos materiais e processos

construtivos.

Sob esta ótica, a adição de um produto dispersante na fabricação do concreto é uma

possível proposta para solucionar a deficiência nos canteiros de obras no que se refere à

trabalhabilidade, evitando adição excessiva de água substituindo essa prática pela aplicação

de um produto que amplie as características plásticas e possivelmente traga benefícios no

sentido do preparo, transporte, lançamento, adensamento e desenvolvimento da resistência.

17

3. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA

3.1 Concreto

O concreto é o segundo material mais consumido no mundo e destacando o

desenvolvimento do PIB brasileiro e do PIB da construção civil, estimou-se que até o ano de

2017 as centrais de concreto produziriam cerca de 72,3 milhões de acordo com a Associação

Brasileira de Cimento Portland - ABCP (2013). O elevado consumo é justificado devido às

diversas aplicações às quais pode ser submetido como solução viável de método construtivo,

facilidade quanto disposição de mão de obra, produção, aplicação, disponibilidade de

mercado, resistência e custos reduzidos, quando equiparado aos demais métodos construtivos

(MEHTA; MONTEIRO, 2008).

Diante dos benefícios dispostos correspondentes ao uso desse material, é

imprescindível evidenciar algumas propriedades que o caracterizam, como a resistência à

água (estado endurecido) e plasticidade (estado fresco). Comparado à estruturas metálicas ou

em madeira, o concreto armado mesmo sob a exposição à água, tem efeitos de deterioração

consideravelmente reduzidos, no entanto o índice de formação porosa intervém diretamente

nessa propriedade de resistência da matriz de concreto e pode ser comedido ainda no estado

fresco através de procedimentos como o adensamento (IBRACON, 2009).

O concreto em seu estágio final de cura possui a finalidade de resistir aos esforços

solicitantes de projeto. Todavia, tem capacidade de resistir particularmente aos esforços axiais

compressivos, uma vez que os esforços de flexão são compensados com a adição do elemento

capaz de resistir às demais solicitações, sendo este o aço, denominado armadura quando

adicionado à matriz de concreto. A partir disso, é possível classificá-lo como concreto simples

quando não se tem armadura, concreto armado com a presença do aço em sua disposição

passiva e concreto protendido com a presença de armadura, porém em sua disposição ativa

(COUTO et al., 2013).

Neville e Brooks (2013) destacam que a fabricação desse material atualmente, pode

ser realizada a partir de vários tipos de cimentos, denominados aglomerantes hidráulicos,

além de aditivos, polímeros e fibras. As adições, como são nomeadas quaisquer inserções

além da composição elementar do concreto, preveem a alteração de propriedades específicas

que tem como objetivo o melhoramento do produto final, em relação à eficiência de projeto e

durabilidade. Alguns fatores podem influenciar negativamente no desempenho almejado da

18

matriz, como a relação água/cimento, podendo desencadear fenômenos de exsudação e

segregação, comprometendo propriedades físicas como a resistência mecânica.

Atualmente, considerável volume de concreto produzido no Brasil é dosado em

centrais especializadas, devido o alto controle tecnológico. É estimável que os números

tendam a aumentar com o decorrer dos anos, uma vez que existem inúmeras vantagens desde

a produção até o lançamento, como o controle da relação água/cimento, o resguardo quanto à

consistência necessária para cada aplicação e teoricamente a garantia de resultados de

resistência similares aos pretendidos (MASCOLO, 2012).

A Associação Brasileira das Empresas de Serviço de Concretagem - ABESC (2007)

complementa que o controle de qualidade inicia desde o processo de seleção dos materiais a

serem utilizados para a produção, visando que estes interajam de maneira não reativa na

mistura. Não obstante, a composição dos elementos na matriz pode influenciar nos resultados,

ou seja, a definição do traço interfere diretamente na resistência do concreto em seu estado

endurecido, assim como no lançamento, adensamento e cura, fatores estes relacionados ao

estado fresco.

Diante das definições propostas pela bibliografia técnica, entende-se que o concreto é

o material construtivo que permite elevada adaptabilidade devido à vasta possibilidade de

moldagem, além de possuir elevada resistência à diversas solicitações de projeto quando

associado ao aço.

3.1.1 Histórico

Na antiguidade, os egípcios recorriam à aplicação de gesso impuro, já os gregos e

romanos usavam calcário calcinado e ao longo do tempo começaram a realizar adições que

poderiam proporcionar maiores resistência ao concreto da época, e a partir desses testes

empíricos, promovia-se o melhoramento ao seu desempenho. Uma das adições de

considerável importância para esta evolução foi adição de cinza vulcânica que tinha em sua

composição, sílica e alumina, que conferiam ao produto maior resistência mecânica no estado

endurecido. No século XVIII onde John Smeaton realizou a mistura de materiais calcários

argilosos à pozolana, conferindo melhores características à argamassa (NEVILLE, 2016).

Na gama de materiais cimentícios, diversos tipos foram desenvolvidos até o século

XIX, inclusive o aglomerante hidráulico mais conhecido atualmente, denominado cimento

Portland, descoberto por Joseph Aspdin. No século XX se tornou o material de maior

19

importância no âmbito da construção civil, possibilitando grandes revoluções no campo de

projetos e concepções de estruturas (HELENE, 2010).

Atualmente o concreto, derivado do material cimentício, é o segundo produto mais

consumido no mundo devido à facilidade de disposição dos componentes, mão de obra,

elevada moldabilidade e resistência.

3.1.2 Componentes

O concreto é o material construtivo mais consumido no mundo, capaz de adaptar-se as

mais distintas formas simples ou complexas, apresentando-se com considerável desempenho e

reduzidos custos. É composto por partículas que variam entre agregados graúdos e agregados

miúdos, classificados de acordo com suas dimensões, envolvidos por um meio aglomerante

formado por cimento Portland e água, desenvolvendo o estado fresco e o estado endurecido

(ABCP, 2017).

Neville (1997) complementa que esses materiais inertes que compõem a matriz

correspondem à areia, brita e água. Paralelo a isso, o uso de aditivos e demais adições podem

ter aplicação a depender da exigência de projeto.

Sobral (2000) classifica estes materiais como agregados graúdos e miúdos,

considerando que para a produção do concreto, estes agregados devem ser envoltos pela pasta

(mistura entre cimento Portland e água) podendo conter eventualmente aditivos.

Os componentes podem influenciar em características do concreto como, absorção de

água, porcentagens de vazios, trabalhabilidade, além de reduzir custos, dentre outros fatores

preponderantes para avaliação da matriz.

3.1.2.1 Cimento Portland

É descrito como um material com propriedades ligantes capaz de promover a união

dos componentes adicionados à mistura, sendo que esta definição abrange larga variedade de

materiais cimentícios. Os cimentos hidráulicos são constituídos principalmente de silicatos e

aluminatos de cálcio e podem ser classificados, de maneira geral, como cimentos naturais,

cimentos Portland e cimentos aluminosos (NEVILLE, 2016).

O cimento do tipo Portland é um aglomerante hidráulico obtido da moagem do

clínquer no qual é adicionada a gipsita (sulfato de cálcio - CaSO4) que endurece a partir de

20

reações provenientes da hidratação. O clínquer é obtido do aquecimento a altas temperaturas

de uma mistura de calcário e argila (KAEFER, 2002).

O cimento Portland anidro é um pó cinza composto de micropartículas angulares

com pequena quantidade de sulfato de cálcio, sendo o clínquer uma mistura heterogênea de

vários compostos produzidos por reações a alta temperatura, entre óxido de cálcio e sílica,

alumina e óxido de ferro. A composição química dos elementos principais do clínquer

correspondem ao silicato tricálcico (3CaO • SiO2 = C3S), silicato bicálcico (2CaO • SiO2

= C3S), aluminato tricálcico ( 3CaO • Al2O3 = C3A) e ferro aluminato tetracálcico ( 4CaO •

Al2O3 • Fe2O3 = C4AFe). No cimento Portland comum, as quantidades normalmente variam

entre 45 e 60%, 15 e 30%, 6 e 12%, 6 e 8%, respectivamente (OLIVEIRA, 2000).

3.1.2.2 Agregados

Os agregados, de maneira geral, podem ser definidos como materiais granulares com

geometria e volume geralmente indefinidos, como a areia, pedregulho, seixos e brita que

possuem propriedades colaborativas em meio à engenharia de construção. Normalmente, os

agregados denominados graúdos e miúdos são obtidos da natureza através dos processos de

intemperismo, no entanto, também podem ser obtidos através dos processos de reciclagem de

resíduos da construção civil. São classificados quanto à granulometria, avaliados através do

peneiramento, onde agregados com dimensões maiores que 4,75 milímetros pertencem à

classe de graúdos e menores que este valor, à classe de agregados miúdos (KAEFER, 2002).

De acordo com Neville (2016), o processo de formação porosa, peso específico e

consequentemente a influência na resistência mecânica da matriz não dependem apenas da

relação água/cimento (a/c), uma vez que a massa específica do agregado graúdo interfere

consequentemente na massa específica do concreto.

Se o agregado graúdo possui massa específica reduzida em relação aos graúdos mais

densos convencionalmente utilizados, pode-se relacionar que a quantidade deste material é

inversamente proporcional à resistência à compressão, pois quanto menos denso o agregado,

mais poroso, sendo então o elo de menor resistência da mistura.

Em relação ao agregado miúdo, a dimensão das partículas pode interferir na

resistência do concreto, pois quanto maior a porcentagem de finos na composição

granulométrica, maior o consumo de água, ocasionando a redução da capacidade de

resistência mecânica.

21

3.1.2.3 Água

A água é um agente elementar na fabricação do concreto, pois é responsável pela

hidratação do cimento Portland e influencia também na plasticidade e trabalhabilidade da

matriz. É importante a verificação de sua origem, pois impurezas presentes podem causar

reações com compostos do cimento, desencadeando futuramente patologias que venham a

comprometer a integridade da estrutura. É recomendável que a água utilizada seja de fonte

potável, no entanto contanto que não possua altos teores de impurezas que possam prejudicar

as reações de hidratação do cimento, a utilização de água de fonte não potável também é

permitida (FUSCO, 2008).

3.1.3 Propriedades do concreto

3.1.3.1 Estado fresco

O concreto possui dois estados, o fresco, com uma das principais propriedades sendo

a plasticidade que confere trabalhabilidade ao material, e o endurecido, destacando a

resistência à compressão como principal propriedade (HELENE, 2009).

Araújo et al. (2009) complementa destacando a importância da matriz ser capaz de

manter suas propriedades durante todas as fases que precedem o início da pega, de modo que

não apresente efeitos de segregação, permanecendo homogênea, trabalhável até a finalização

do processo de adensamento.

A título de classificação, Carvalho e Figueiredo Filho (2016) definem propriedades

que caracterizam o estado fresco destacando a consistência, trabalhabilidade e homogeneidade

que serão exploradas nos próximos tópicos a fim de relacioná-las com o desempenho de

propriedades físicas como massa específica e resistência à compressão axial.

3.1.3.1.1 Consistência e Trabalhabilidade

A consistência pode ser definida como a maior ou menor capacidade do concreto

sofrer deformações quando solicitado pela sua massa e pode ser classificada também como

um método de avaliação da capacidade de fluidez (CARVALHO; FIGUEIREDO FILHO,

2016).

22

Essa capacidade de fluidez do concreto pode estar relacionada a fatores como o teor

de umidade que é uma relação do volume de água absorvido pela massa seca. A amostra que

possui elevado abatimento, consequentemente com considerável índice de trabalhabilidade e

redução da consistência, verificado através do ensaio do tronco de cone, porém não contém

em sua matriz a aplicação de aditivo ou outro material que confere esse comportamento, pode

estar vinculada ao uso de agregados com excessivo teor de umidade, tendo então a alteração

da relação a/c, comprometendo o desenvolvimento da resistência mecânica no estado

endurecido e a partir destes parâmetros, seria possível evitar a aplicação deste concreto na

obra (SOBRAL, 2000).

A relação água/cimento é inversamente proporcional à resistência mecânica. A

adição de água além do percentual estabelecido pode gerar maior quantidade de água de

exsudação, efeito causado quando as partículas de cimento absorvem a quantidade necessária

para a hidratação e o restante tende a ascender para a superfície, criando caminhos,

posteriormente denominados poros ou vazios capilares. Esta água ao realizar contato com os

agregados graúdos podem causar a desagregação parcial ou total destes com a pasta, devido à

“lavagem” da superfície deste agregado, reduzindo a conexão dos componentes da matriz,

interferindo negativamente na capacidade de resistência final (FREITAS, 2013).

A trabalhabilidade é a propriedade que garante a qualidade do procedimento de

adensamento, e são diretamente proporcionais. É correlacionada aos conceitos de

consistência, uma vez que a maior trabalhabilidade é advinda de quão menos consistente é a

mistura. O modelo de agregado graúdo pode interferir nesta propriedade, uma vez que

formatos arredondados como o do seixo rolado, proporcionam maior mobilidade da matriz

quando comparado aos agregados com arestas, como as britas, que tendem a reduzir esse

efeito. O tempo é uma variável que interfere na capacidade da matriz em manter-se

trabalhável, pois a consistência tende a se elevar gradativamente devido alguns compostos do

cimento, após hidratação, desenvolverem reações que dão início à fase de pega, resultando no

posterior enrijecimento do concreto (HELENE, 2011).

A partir disso, verifica-se que frente às exigências de projeto, o concreto deve

oferecer facilidade de preparo, transporte e lançamento resultando em uma matriz íntegra

resistente aos esforços solicitantes.

23

3.1.3.1.2 Homogeneidade

No processo de fabricação do concreto é imprescindível que os agregados estejam

bem distribuídos e recobertos pela pasta, alojando-se uniformemente por toda a mistura,

evitando a aglomeração e formação de “bicheiras” ou ninhos de agregados, favorecendo o

desenvolvimento da resistência em toda a área solicitada, proporcionando também maior

qualidade quanto à permeabilidade e proteção da armadura. A uniformidade da distribuição

destes agregados graúdos na mistura é denominada homogeneidade. Além da cautela na fase

de fabricação, deve-se manter a atenção também nos processos de transporte, lançamento e

adensamento, pois implicam no desempenho desta propriedade (CARVALHO; FIGUEIREDO

FILHO, 2016).

Desse modo, essa propriedade é definida a partir de quão bem estão distribuídos os

agregados graúdos no concreto, ou seja, quanto mais uniforme a distribuição, mais homogênea

é a mistura.

3.1.3.2 Estado endurecido

O estado endurecido tem início no período de transição do estado plástico para o não

plástico, denominado período de pega do concreto, desenvolvendo a partir disso o princípio

de ganho de resistência. Esse fenômeno ocorre por meio de reações químicas, sendo os

silicatos os principais agentes responsáveis pelo enrijecimento do concreto, logo após a

hidratação do cimento e pode ser definido como o intervalo de perda total da trabalhabilidade,

elevando consideravelmente o grau de consistência (MEHTA; MONTEIRO, 2008).

Para Neville e Brooks (2013), a resistência à compressão é uma das propriedades

mais importantes deste estado, estando relacionada também a outras propriedades tais como

massa específica (ligada à estrutura de poros) e permeabilidade que serão discutidas nos

tópicos a seguir.

3.1.3.2.1 Massa específica

A massa específica é a relação entra a massa compacta de uma substância pelo

volume que ela ocupa e é um dos fatores relevantes para a avaliação e classificação do

concreto, pois a depender desta massa, pode ser classificado como normal, leve ou pesado

segundo a ABNT NBR 8953:2015.

24

A densidade da matriz pode ter alterações de acordo com os materiais que a

compõem, pois se houver formação porosa mais elevada devido à relação água/cimento ou a

granulometria dos agregados, é possível que a matriz final tenha sua massa específica

reduzida. São vários os fatores que interferem na redução ou aumento dessa massa específica,

tal como a umidade e origem dos agregados, relação cimento/agregados, dentre outros fatores

que configuram os conceitos de controle tecnológico (CHANDRA; BERNTSSON, 2002).

Em relação a aditivos no concreto, estas também podem acarretar na redução da massa

específica, como os aditivos incorporadores de ar incrementados intencionalmente para esta

finalidade. No entanto, alguns outros aditivos como os plastificantes, podem também gerar

vazios devido promoverem repulsões eletrostáticas entre as partículas de cimento causadas

pelas diferenças de cargas elétricas após envolvidas pelo aditivo, onde estes vazios são

ocupados por ar e geralmente tem-se alguma porcentagem deste ar não removida no

procedimento de adensamento.

3.1.3.2.2 Permeabilidade

É a propriedade que reconhece a capacidade de absorção de água do concreto,

através de poros capilares provenientes do período de cura. O fenômeno de sucção do líquido

pode ocorrer sob efeitos de pressão através dos capilares (TARTUCE; GIOVANETTI, 1990).

Os vazios que são espaços geralmente formados devido à presença de ar durante o

preparo e podem influenciar também na permeabilidade do concreto, a depender da

comunicabilidade entre estes vazios. A capacidade em desenvolver a estrutura porosa

dependerá de fatores como granulometria dos agregados, relação a/c e adensamento, que

implicará na densidade da mistura (KIM; LEE, 2010).

De acordo com Sobral (2000), o concreto é um material que pode ser mais poroso ou

menos, a depender do controle tecnológico na fabricação ou necessidade de projeto. Este fator

pode interferir na integridade da estrutura, pois permite também a permeabilidade de líquidos

e gases, podendo facilitar a ação de agentes agressivos que são levados para a área interna do

concreto sob efeitos de pressão promovido por condições externas sobre a matriz, reagindo

quimicamente com subprodutos de reações do concreto. A ABNT NBR 6118:2014 especifica

a relação a/c para cada classe de agressividade a qual o concreto é submetido, de acordo com

a Tabela 1.

25

Tabela 1

Correspondência entre classe de agressividade e qualidade do concreto

Concreto Tipo Classe de agressividade (Tabela 6.1)

I II III IV

Relação

água/cimento em

massa

CA ≤ 0,65 ≤ 0,60 ≤ 0,55 ≤ 0,45

CP ≤ 0,60 ≤ 0,55 ≤ 0,50 ≤ 0,45

Classe de concreto

(ABNT NBR 8953)

CA ≥ C20 ≥ C25 ≥ C30 ≥ C40

CP ≥ C25 ≥ C30 ≥ C35 ≥ C40

Fonte: Adaptado de ABNT NBR 6118:2014.

A absorção do concreto depende da porosidade devido à interconexão dos capilares e

principalmente da dimensão destes poros. A permeabilidade do concreto é considerada como

um parâmetro de referência para as análises de durabilidade de estruturas. A partir destes

dados, nota-se que a relação a/c tende a reduzir de acordo com a intensificação da classe de

agressividade, pois quanto menor a relação a/c, menor o índice de formação porosa, logo se

terá uma matriz menos permeável e com maior resistência.

Sob esta ótica, compreende-se que para concretos produzidos a fim de aplicação em

elementos estruturais, faz-se necessário manter precaução quanto à capacidade permeável,

além da avaliação da classe de agressividade ambiental (CAA) do local, de modo que o traço

de composição seja desenvolvido de acordo com os esses fatores e recomendações

normativas, como as constantes na ABNT NBR 6118:2014.

3.1.3.2.3 Resistência à compressão

A resistência à compressão é a propriedade física que melhor representa o concreto.

O traço da matriz considerando relação a/c, o tipo e granulometria dos agregados, interfere

nos resultados, gerando produtos mais ou menos resistentes. De maneira geral, é esperado que

o concreto, em seu estado endurecido, apresente resistência aos esforços axiais compressivos

previstos em projeto, de modo que as fissuras decorrentes não comprometam o desempenho

estrutural, ou seja, que este material seja capaz de resistir aos esforços solicitantes sem atingir

o estado limite último (MEHTA; MONTEIRO, 1994).

Na fase de hidratação do cimento, o produto da reação é o gel, que possui formato de

agulhas, placas e lâminas, responsável por ocupar os vazios formados durante o preparo,

preenchendo-os e reduzindo-os, acarretando na elevação da resistência. No entanto, quando a

26

relação a/c ultrapassa 0,34, o volume de gel formado não é suficiente para ocupar todos os

vazios, permitindo então a consolidação destes espaços sem o preenchimento (KIM; LEE,

2010).

3.1.4 Classificações do concreto

O concreto pode ser dividido em classes por fatores propostos pela norma ABNT

NBR 8953:2015, tal como resistência à compressão simples e consistência. Para fins de

definições a mesma norma recorre à ABNT NBR 15823-1:2017 que classifica o concreto

como normal, leve e pesado/denso, como mostra a Tabela 2.

Tabela 2

Classificação do concreto de acordo com a massa específica.

Tipo Massa específica seca (kg/m³)

Concreto Normal (C) 2000 - 2800

Concreto leve (CL) <2000

Concreto pesado ou denso (CD) >2800

Fonte: Adaptado de ABNT NBR 15823-1:2017.

Os concretos normais são geralmente utilizados na construção civil em elementos

estruturais, como vigas, pilares e fundações, assim como concretos pesados podem ser

destinados na execução de rodovias. Baptista (2005) discorre sobre a aplicação de concreto

leve, reconhecido como poroso, em técnicas de construção de pavimentos permeáveis na

Europa e América do Norte nos anos de 1970.

3.1.5 Sistemas de poros e vazios

Embora o concreto no estado fresco tenha uma mistura aparentemente homogênea,

no estado endurecido a matriz mostra-se caracteristicamente multifásica, contendo em parte

do seu volume, relativo percentual de porosidade. Os poros denominados também como

volume de vazios têm relações diretas com índices como a relação água/cimento, período de

cura, grau de umidade e granulometria dos agregados (ACI 522, 2010).

A partir disso, conforme esse conceito de formação porosa impreterível é possível

afirmar que todo concreto é poroso, pois mesmo que seja submetido a alto rigor de controle

tecnológico, existe elevada impossibilidade em se ocupar todos estes vazios, seja com a

27

própria pasta, seja com o gel produzido durante a hidratação do cimento (MEHTA;

MONTEIRO, 2008).

Em relação à quantidade de vazios formados até a fase de adensamento da matriz,

seja pelo processo produtivo em centrais dosadoras, seja in loco, é relevante a consideração da

porcentagem de vazios resultantes, uma vez que esse total implica diretamente na resistência

final e na capacidade de absorção do concreto. Em termos de estrutura porosa, a matriz pode

ser porosa e permeável ou porosa e impermeável, a depender da continuidade dos poros que o

compõe. A relação de vazios na fase interna da pasta e na zona de transição, região entre pasta

de cimento hidratada e o agregado graúdo, determina consequentemente a permeabilidade

deste material, pois é nesta interface proposta na zona de transição que se tem a formação de

fissuras nos primeiros ganhos de resistência (NEVILLE, 2016). Paulon e Kirchheim (2011)

complementam que o elo de menor resistência, destacando a avaliação no estado endurecido

do concreto, é a zona de transição, representada na Figura 1.

Figura 1 – Zona de transição

Fonte: Adaptado de MEHTA; MONTEIRO, (2008, p. 43).

A evolução da hidratação do concreto de cimento Portland é um dos processos que

interfere na formação da estrutura porosa da matriz. A partir disso, pode-se desenvolver o

enfraquecimento da zona de transição que implica na resistência mecânica e formação de

poros e vazios que influenciam na permeabilidade, ou seja, a capacidades de absorção capilar

(MEHTA; MONTEIRO, 2008).

De acordo com Kim e Lee (2010), existem dois tipos de poros, os contínuos e

descontínuos que serão discutidos nos tópicos a seguir pela sua importância com relação à

permeabilidade, absorção de água por capilaridade e resistência à compressão.

28

3.1.5.1 Poros de capilares

A porosidade é advinda de fases desde a fabricação à cura do concreto e é formada por

poros capilares devido à evasão de água na fase de hidratação do cimento. Na esfera de

estrutura porosa, tem-se também a presença dos vazios que geralmente não possuem

continuidade, ou seja, com ligações restritas uns aos outros, possuindo formatos esféricos

irregulares, derivados da fase de preparo devido à presença de ar incorporado, as vezes

intencionalmente visando a redução da massa específica do concreto, melhores efeitos de

trabalhabilidade; as vezes não, adquiridos no processo de amassamento (IRASSAR et al.,

2015).

Os poros capilares possuem demasiada influência em relação à durabilidade da

estrutura, pois em termos de microestrutura, é o principal responsável pelo transporte de

agentes agressivos para a seção interna do concreto, possibilitando o desenvolvimento de

patologias (LIMA, 2005).

Desta forma, é possível verificar que o processo de hidratação, assim como a relação

água/cimento e granulometria dos agregados interferem diretamente na formação dos poros.

Em contrapartida, a redução da continuidade destes poros capilares se deve à eficiente relação

água/cimento, além da apropriada cura úmida do concreto.

3.1.5.2 Ar incorporado

O ar incorporado gera vazios com formatos esféricos, diferenciando-se dos poros

capilares geralmente irregulares, além de possuírem dimensões maiores quando comparada

aos poros. Este ar é procedente do processo de mistura dos componentes de formação do

concreto, que pode ser incorporado ou não. Na fase de adensamento, a matriz é submetida à

vibração, eliminando considerável percentual de ar, porém não completamente. A elevada

incidência gera vazios que se consolidam no estado endurecido comprometendo a resistência

mecânica, promovendo também a ampliação da capacidade de permeabilidade (MEHTA;

MONTEIRO, 2008).

3.1.5.3 Poros de gel

O índice de porosidade da matriz depende de vários fatores, podendo destacar

principalmente a relação água/cimento e a fase hidratação. O tipo de cimento pode influenciar

29

no grau de hidratação atingido em determinada idade e em relação à quantidade de água

presente na mistura, quanto maior a proporção, menor o percentual de formação do gel

(AZAÑEDO; HELARD; MUÑOZ, 2007).

Neville (2016) destaca a teoria proposta por W. Michaëlis sobre o processo de

formação deste gel sob o estado de cura úmida saturada, onde a cal hidratada reage com os

compostos do cimento, os silicatos, tornando-os em silicato de cálcio hidratado

desenvolvendo as lamelas de gel e em seguida, com o efeito de perda de água esse gel ganha

resistência, tornando-se um contribuinte para a resistência final. O volume de gel produzida

depende de fatores como o tipo de cimento, relação a/c e correlativo ao processo de cura

úmida do concreto. A quantidade de água na mistura interfere no percentual de gel a ser

produzido e é inversamente proporcional, além disso, vale destacar que o processo de

hidratação contínuo não interfere no gel já formado.

Para relações de 0,30 a 0,34 de a/c, a quantidade de gel (proveniente da hidratação do

cimento) formado é capaz de preencher elevada taxa de vazios, tendo-se presente então os

denominados poros de gel que são vazios e poros capilares preenchidos por esse produto da

reação, reduzindo a quantidade de área não preenchida pela pasta, gerando maior capacidade

de resistência do concreto. Paralelo a isso, destaca-se que não são recomendadas relações a/c

menores que 0,30 (LIAN; ZHUGE, 2010).

Compreende-se então que a adaptação dos poros capilares, tornando-se poros de gel

ocorre com a evolução da hidratação, contribuindo para o ganho de resistência, pois o

preenchimento desses poros implica na redução de áreas vazias e expansão da área íntegra

capaz de resistir aos esforços.

3.2 Aditivos para concreto

A ABNT NBR 11768:2011, destaca que os aditivos possuem funções distintas e são

utilizados para melhorar propriedades específicas do concreto. A ABNT NBR 12655:2015,

complementa que estes produtos são adicionados à matriz com dosagens não superiores a 5%

em relação à massa de cimento.

Estas substâncias são adicionadas ao concreto com a finalidade de intervir no

melhoramento de propriedades, como resistência mecânica que é uma propriedade física do

estado endurecido, contudo também é adicionado com a finalidade de promover alterações

das propriedades do estado fresco, sendo este o estado de maior importância, pois os efeitos

30

ocasionados nesta fase influenciarão diretamente no ganho de resistência aos vinte e oito dias

e ao longo dos anos (FERGUSON, 2005).

Geralmente, esses aditivos são dispostos na mistura na forma líquida, onde parte da

água calculada na relação a/c é reservada para a diluição deste produto e na sequência, é

adicionado no intervalo de preparo, conforme a ABNT NBR 12655:2015.

3.2.1 Histórico

A utilização de agregados graúdos e miúdos envolvidos por diversos tipos de

aglomerantes para fabricação de argamassa e concreto é muito antiga, assim como a adição de

materiais capazes de alterar as propriedades dessas matrizes. No Império Romano, segundo a

Associação Brasileira das Empresas de Serviços de Concretagem – ABESC (2000, p. 25)

recorria-se ao uso de “certas substâncias que hoje chamaríamos de aditivos: Albumina

(sangue e clara de ovos) e álcalis (cal), para plastificar e retardar a pega” dos concretos e

argamassas feitos à base de cal e pozolanas.

O uso de aditivos de origem animal era visto como uma solução para as épocas

anteriores, e aparentemente não causaram influências negativas nos quesitos estruturais, na

maioria dos casos, como ocorreu na construção da muralha da China, onde foram adicionadas

claras de ovos nas matrizes de concreto e argamassas (MARTIN, 2005).

A produção industrial dos aditivos teve início em 1910, dando início à evolução

tecnológica de concretos e argamassas com a fabricação de diversos tipos tal como

plastificantes, impermeabilizantes, aceleradores e retardadores. No Brasil, antes do

desenvolvimento do cimento Portland, fazia-se uso de óleo de baleia em argamassas de

assentamento com o objetivo de conferir maior plasticidade, propriamente substituído pelos

plastificantes, posteriormente. No decorrer do tempo, com a evolução da indústria química,

foram desenvolvidas extensões destes aditivos promovendo consideráveis avanços no âmbito

da engenharia de construção (CORRÊA, 2010).

Portanto, os aditivos para concreto são adicionados na matriz formada por cimento

Portland, água, areia e brita a fim de proporcionar o beneficiamento de propriedades

específicas, tanto no estado fresco, como no estado endurecido.

31

3.2.2 Tipos de Aditivos

De acordo com estudos realizados pelo Instituto Brasileiro de Impermeabilização-IBI

(2014), os aditivos químicos proporcionam o melhoramento de propriedades do concreto,

além de modificarem as reações de hidratação do aglomerante hidráulico, o cimento Portland,

possibilitando melhor desempenho da trabalhabilidade, agindo na retenção de água, alterando

a viscosidade, podendo retardar ou acelerar o início do período de pega da matriz. De acordo

com a ABNT NBR 11768:2011, estes aditivos podem ser classificados como:

Aditivo redutor de água / plastificante: proporciona o aumento do abatimento

ou redução da quantidade de água.

Aditivo de alta redução de água / superplastificante tipo I: proporciona

consideravelmente o aumento do abatimento ou redução da quantidade de

água.

Aditivo de alta redução de água / superplastificante tipo II: proporciona

elevadíssimo aumento do abatimento ou redução da quantidade de água.

Aditivo incorporador de ar (IA): proporciona a inserção de pequenas bolhas

de ar no concreto que permanecem no estado endurecido.

Aditivo acelerador de pega (AP): aditivo que diminui o tempo de transição do

concreto do estado plástico para o estado endurecido.

Aditivo acelerador de resistência (AR): acelera o processo de ganho de

resistência inicial, com ou sem modificação do tempo de pega.

Aditivo retardador de pega (RP): aditivo que aumenta o tempo de transição

do concreto do estado plástico para o estado endurecido.

Aditivos polifuncionais/multifuncionais: são redutores de água/plastificantes,

que permitem dosagens superiores aos plastificantes convencionais,

proporcionando maior trabalhabilidade e/ou redução de água.

Hiperplastificantes: são aditivos definidos pela NBR 11768 (ABNT, 2011) –

Aditivo de alta redução de água superplastificantes Tipo II.

3.2.2.1 Aditivo plastificante

A ABNT NBR 11768:2011 define os aditivos plastificantes como produtos que

aumentam o índice de consistência do concreto mantida a quantidade de água de

32

amassamento, ou que possibilita a redução de, no mínimo, 6% da quantidade de água de

amassamento para produzir um concreto com determinada consistência.

Fergusson (2005) complementa sobre a eficiência do plastificante em promover a

redução das porcentagens de adição de água na matriz de concreto, resguardando o ganho de

trabalhabilidade e abatimento, sem perda da pasta de cimento.

De acordo com Corrêa (2010) em seu estudo sobre a eficiência dos aditivos

plastificantes comerciais no concreto, os resultados de resistência à compressão da matriz

aditivada são superiores às matrizes não aditivadas, como mostra a Figura 2.

Figura 2 - Resultados de resistência à compressão em 28 dias

Fonte: Adaptado de CORRÊA (2010).

É válido destacar que o autor realiza dosagens inferiores a 1% do aditivo, respeitando

as prescrições da ABNT NBR 12655:2015 e em percentuais mais reduzidas do que os

propostos nesta pesquisa. Além disso, é imprescindível frisar também que o aditivo

plastificante é um produto testado laboratorialmente para a exclusiva finalidade de aplicação

na matriz de concreto, logo resultados como estes são geralmente esperados.

O acréscimo da resistência do concreto produzido com a adição do plastificante pode

ser proveniente do melhor desenvolvimento da matriz no processo de adensamento, pois

como está em um estado mais fluido, ou seja, com maior capacidade de mobilidade, então o

procedimento de adensamento pode contribuir para a evasão do ar presente, proporcionando a

acomodação das partículas, reduzindo o índice de vazios e consequentemente elevando a

capacidade de resistência à compressão.

31,6 32,5

36,2 36,8 36,5 37,5

28

30

32

34

36

38

0,00% 0,20% 0,30% 0,40% 0,55% 0,80% Res

istê

nci

a c

ara

cter

ísti

ca

(M

Pa

)

% Aditivo

33

3.2.2.1.1 Química do aditivo plastificante

Os aditivos químicos interferem diretamente nas propriedades reológicas do concreto.

Os elementos base responsáveis pelo princípio ativo destes materiais são geralmente os

lignosulfonatos e os gluconatos. Em termos de grupos químicos redutores de água, os

principais são os ácidos lignosulfônicos e seus sais e os ácidos carboxílicos hidroxilados e

seus sais (NEVILLE, 1997).

Os tensoativos, também denominados surfactantes são exemplos de plastificantes e

são sais obtidos a partir dos ácidos lignosulfônicos, ácidos carboxílicos hidroxilados e

polissacarídeos (MEHTA; MONTEIRO, 2008).

De acordo com Daltin (2011), os tensoativos interagem facilmente com óleos,

gorduras e água, reduzindo a tensão superficial destes elementos. Çengel e Cimbala (2007)

acrescentam que a redução da tensão superficial implica na redução do ângulo de contato do

líquido, possibilitando a aumento da molhabilidade do solvente, ou seja, seria a ampliação da

unidade de área da superfície de um líquido, demonstrado na Figura 3.

Figura 3 – Ângulo de contato entre uma gota de líquido e uma superfície sólida

Fonte: Adaptado de Daltin (2011).

Desta forma, entende-se que a molhabilidade de um líquido é a eficiência em se

distribuir sobre a maior área possível de um sólido, onde o ângulo de contato e a

molhabilidade são inversamente proporcionais.

Freitas (2013) afirma que os aditivos plastificantes pertencem ao grupo dos

tensoativos e possuem em sua estrutura molecular extremidades com cargas positivas e

negativas, sendo que a extremidade negativa interage com a partícula de cimento que possui

carga positiva e a outra extremidade positiva do plastificante fica exposta, como ilustrado na

Figura 4.

34

Figura 4 – Representação da reação cimento-aditivo

Fonte: Adaptado de MEHTA; MONTEIRO (2008, p. 285).

Esse revestimento da partícula de cimento pelas moléculas do aditivo formam as

micelas e com as extremidades positivas expostas em cada partícula de cimento, ocorre a

repulsão eletrostática entre as micelas, proporcionando a redução do atrito das partículas de

cimento, causando a redução da consistência da matriz de concreto (MEHTA; MONTEIRO,

2008).

3.2.2.2 Sabão líquido como aditivo plastificante

Recentemente foram estudadas aplicações de detergente comercial na matriz de

concreto como substituto do aditivo plastificante comercial, com a finalidade de obter a

redução da consistência. Manhães e Souza (2016) realizaram estudos relacionados à eficiência

do detergente como agente plastificante no concreto e concluíram que quando adicionado na

matriz gera resultados de abatimento moderadamente superiores ao aditivo plastificante

comercial. Desta forma, avaliando-se a partir dos princípios de trabalhabilidade e custo, o

produto aponta resultados significantes como agente plastificante de concreto de cimento

Portland.

É válido ressaltar que detergentes e sabões são produtos distintos, uma vez que os

detergentes são sintetizados, passando por processos industriais, impossibilitando-o de ser

submetido a qualquer alteração, na medida em que os sabões são biodegradáveis, podendo ser

produzidos a partir de matérias-primas renováveis e seu processo de fabricação permite

manipular as dosagens dos elementos de formação, adequando-o à necessidade requerida.

Contudo, tanto o sabão quanto o detergente fazem parte do mesmo grupo químico,

35

denominados tensoativos aniônicos, ressaltando que os aditivos plastificantes comerciais

também pertencem a esse grupo (NETO; PINO, 2011).

O sabão é o produto da reação entre óleos ou gorduras em contato com o hidróxido

de sódio ou potássio e é tecnicamente denominado como sal de ácido carboxílico, assim como

os aditivos plastificantes comerciais são advindos de ácidos lignosulfônicos e seus sais e os

ácidos carboxílicos hidroxilados e seus sais, geralmente. Os sais possuem em sua estrutura

molecular ligações com caráter iônico, sendo que estas ligações possuem extremidades

positivas e negativas, gerando diferença de eletronegatividade formando um dipolo elétrico, o

que garante a interação com as partículas de cimento, característicamente positivas, resultando

no desenvolvimento de micelas capazes de promover a repulsão eletrostática, reduzindo o

atrito entre as partículas e a consistência da matriz de concreto (VERANI; GONÇALVES;

NASCIMENTO, 2000).

3.2.2.3 Similaridade entre sabões e aditivos plastificantes comerciais

Sabendo que o óleo de soja é um importante composto na fabricação do sabão

líquido, faz-se necessário destacar que os principais componentes do óleo de soja são, o ácido

oléico e linoléico representados nas Figuras 5 e 6, respectivamente, como descreve Vanin

(1995), ambos com dezoito carbonos, diferenciando-se pela quantidade de insaturações

(ligações duplas).

H3C (CH2)7 CH CH (CH2)7 C

O

OH

ácido oléico

9

Figura 5 – Representação da estrutura do ácido oléico

Fonte: Construção do autor (2018).

O componente ácido oléico disposto na forma de ésteres do glicerol.

12

ácido linoléico

9

CH CH (CH2)7 C

O

OHCH2CHCH(CH2)4H3C

Figura 6 – Representação da estrutura do ácido linoléico


36

O ácido linoléico representa aproximadamente 51 % da composição do óleo de soja e

assim como o ácido oléico também é disposto na forma de ésteres do glicerol. A fabricação do

sabão acontece através do procedimento de saponificação a partir do óleo de soja ou gorduras,

como mostra a Figura 7.

H2C O C

O

C17Hx

H2C O C

O

C17Hx

HC O C

O

C17Hx

- ácido oléico: X = 33 ; dupla ligação em C9

- ácido linoléico: X = 31 ; dupla ligação em C9 e C12

(ÓLEO DE SOJA)

3 NaOHetanol

+

SABÃO LÍQUIDO

(sal de ácido carboxílico)

H2O

+

H2C OH

H2C OH

HC OH

glicerol

(glicerina)

O C

O

C17Hx3 -Na+

Figura 7 – Reação dos ésteres do glicerol do óleo de soja com o hidróxido de sódio


Durante a reação, os ésteres do glicerol reagem com três mols de soda cáustica

(hidróxido de sódio - NaOH). O sabão líquido é o produto da reação denominado sal do ácido

carboxílico, análogo aos plastificantes comerciais que geralmente são sais de ácidos

sulfônicos.

De acordo com Freitas (2013), os plastificantes são desenvolvidos a partir de lignosulfonatos,

ácidos hidro-carboxílicos, polímeros hidroxilados, naftaleno sulfonado, ácido glucônico

dentre outros produtos tensoativos que possuem uma extremidade hidrófoba e outra hidrófila.

As Figuras 8.a e 8.b demonstram o produto da reação de alguns elementos básicos com o

hidróxido de sódio, para a fabricação do plastificante que é um sal assim como o sabão

líquido.

(a) Monômero de poli-naftaleno (b) Monômero de poli-melanina sulfonado de sódio sulfonada de sódio

37

Figura 8 – Produto da reação do naftaleno sulfonado e a melanina sulfonada com o hidróxido de sódio

Fonte: Adaptado de RAMACHANDRAN; MALHOTRA (1998).

O resultado das reações entre o naftaleno sulfonado e a melanina sulfonada com o

hidróxido de sódio é respectivamente o monômero de poli-naftaleno sulfonado de sódio e

monômero de poli-melanina sulfonada de sódio que são sais do ácido sulfônico, integrantes

do grupo químico de tensoativos. A presença de carbonos é um fator significativo a ser

avaliado uma vez que se têm vinte carbonos no sal de ácido sulfônico (plastificante) e dezoito

no sal de ácido carboxílico (sabão líquido), apresentando semelhança na estrutura molecular

dos produtos.

Outro fator considerável, porém distinto entre os materiais, é que o sabão possui

cadeia carbônica linear e o aditivo plastificante, cadeia carbônica geralmente cíclica ou

ramificada, fator que caracteriza o material com maior e menor probabilidade em ser

biodegradável, respectivamente.

Segundo Pinto et al. (2012), na água existem microrganismos capazes de reconhecer

e digerir moléculas que possuem estrutura molecular com cadeia carbônica linear, ao passo

em que não desempenham esta mesma função com moléculas formadas por cadeia carbônicas

cíclicas ou ramificadas.

Portanto, no que tange às características equivalentes entre os elementos

referenciados, sabão líquido e aditivo plastificante, tem-se que ambos pertencem ao grupo

químico de tensoativos, os elementos básicos de formação passam pelo mesmo processo de

reação com o hidróxido de sódio para a liberação de sais e formação das extremidades

hidrófoba e hidrófila, devido à perda do hidrogênio e a ligação com o sódio, porém resultando

em seu produto final o sabão sendo um sal de ácido carboxílico biodegradável, uma vez que

tem origem de produtos oleosos naturais e o aditivo plastificante, um sal de ácido sulfônico,

geralmente não biodegradável, oriundo de materiais sintéticos.

3.3 Tecnologias do concreto – Métodos de ensaio e caracterização.

O controle tecnológico da moldagem do concreto deve ocorrer a efeito de prevenção

de futuras patologias que venham a se manifestar nas estruturas devido às falhas que possam

ter sido cometidas no processo de preparo, lançamento, adensamento, ou seja, a não

conformidade frente às exigências de projeto podem gerar resultados dispendiosos em relação

a custos financeiros, revisão de projeto estrutural, reforços estruturais ou de acordo com o

problema, a demolição do elemento estrutural (SANTIAGO, 2011).

38

Dessa forma, é imprescindível que sejam realizados ensaios de avaliação do

concreto, a fim de verificar a compatibilidade da matriz com os requisitos propostos pelas

normas vigentes assim como, abatimento, resistência à compressão e absorção capilar.

3.3.1 Ensaio de abatimento

A ABNT NBR NM 67:1998 determina os procedimentos para verificação de

abatimento, através da altura de assentamento da matriz de acordo com o ensaio do tronco de

cone que deve ter os resultados expressos em milímetros, podendo ser realizado em obra ou

laboratório, como mostra a Figura 9.

Figura 9 – Ensaio de abatimento do tronco de cone

Fonte: TEODORO (2013, p. 37).

Na esfera de ensaio de abatimento, o slump test oferece dados significativos em

relação à consistência da matriz, sendo um procedimento imprescindível para fins de controle

tecnológico, pois permite uma avaliação imediata das condições de preparo. A partir de

resultados de slump consideravelmente elevados, partindo do princípio que não foi utilizado

aditivo redutor de consistência na fabricação, é possível evitar a sua aplicação em obra, uma

vez que a relação a/c pode ter sido excedida, fato que possibilitaria o desenvolvimento de

patologias que comprometeriam a integridade da estrutura (SOBRAL, 2000). Neville (1997)

classifica os diversos resultados de abatimento, relacionando-os à trabalhabilidade do

concreto, de acordo com a Tabela 3.

39

Tabela 3

Relação entre trabalhabilidade e grandeza de abatimento.

Trabalhabilidade Abatimento (mm)

Abatimento zero 0

Muito baixa 5 a 10

Baixa 15 a 30

Média 30 a 75

Alta 80 a 155

Muito alta 160 ao desmoronamento

Fonte: Adaptado de NEVILLE (1997).

Este procedimento é direcionado para concretos que possuam assentamento maior ou

igual a dez milímetros e que em sua composição, os agregados não sejam maiores que 37,5

milímetros. A norma destaca que para agregados maiores, o ensaio deve seguir as normativas

da ABNT NBR NM 36. A ABNT NBR 8953:2015, determina algumas aplicações do

concreto, de acordo com os resultados de abatimento, de acordo com a Tabela 4.

Tabela 4

Relação abatimento-aplicação

Caso Abatimento (mm) Aplicação

1 10 ≤ A < 50 Concreto extrusado,

vibroprensado ou centrifugado

2 50 ≤ A < 100 Alguns tipos de pavimentos e

elementos de fundações

3 100 ≤ A < 160 Elementos estruturais com

lançamento convencional

4 160 ≤ A < 220 Elementos estruturais com

lançamento bombeável

5 ≥ 220 Elementos estruturais com alta

densidade de armadura

Fonte: Adaptado de ABNT NBR 8953:2015.

O uso do concreto é correlacionado ao seu desempenho quanto ao adensamento, haja

vista que para a aplicação em pavimentos, faz-se uso de um material mais consistente, pois as

taxas de concentração de armaduras são menores quando comparadas a alguns casos de

elementos estruturais, onde se tem altas taxas de armaduras, necessitando de altos valores de

abatimento de modo que facilite o processo de lançamento e adensamento do concreto. Isto

40

posto, verifica-se que quanto maior as concentrações de armaduras, maiores são as

solicitações de elevados valores de abatimento.

3.3.2 Ensaio de resistência à compressão

A ABNT NBR 5738:2015 e ABNT NBR 5739:2018 determinam os procedimentos

para moldagem e ensaio de resistência à compressão simples do concreto, respectivamente.

Após a moldagem, os corpos de prova são mantidos em solução saturada de hidróxido de

cálcio durante 28 dias, referentes ao período de cura úmida determinada pela ABNT NBR

9479:2006.

É geralmente o ensaio mais executado no estado endurecido do concreto, pois

informa dados significativos para a avaliação da estrutura e está representado na Figura 10.

Para Mehta e Monteiro (1994), a resistência do material em prova está compreendida no

intervalo em que resiste à solicitação sem a ocorrência de ruptura, que pode ser caracterizada

com o aparecimento de fissuras. No entanto, nem sempre as fissuras ocorrem à priore na face

externa do corpo de prova ensaiado, pois podem se manifestar também internamente,

impossibilitando-o de resistir às cargas solicitantes.

Figura 10 – Ensaio de resistência à compressão simples

Fonte: BONIFÁCIO; GODINHO (2014).

O resultado de resistência característica (fck) é dado através da média dos valores de

resistência última dos corpos de prova ensaiados, pela diferença com produto entre o desvio

padrão e uma constante que considera a variação de resultados abaixo do que o valor de

projeto, permitindo a avaliação da resistência característica do concreto a partir do valor de

projeto, como demonstrado na equação (1) no tópico 4.5.

41

3.3.3 Ensaio de absorção por capilaridade

A ABNT NBR 9779:2012 determina os procedimentos para verificação dos volumes

de água absorvidos pelo concreto, através da altura da ascensão capilar que deve ser

representada em centímetros.

A depender da estrutura dos vazios e poros capilares, o concreto permite relativa

absorção de água, pois as forças capilares tendem a elevar-se quanto menor o diâmetro destes

elementos, logo a partir deste conceito, poderia avaliar que a absorção capilar seria

inversamente proporcional ao diâmetro dos poros. No entanto, devido às formações

intrínsecas destes vazios, como possíveis interrupções de ligação e continuidade entre eles, é

possível que quanto menores estes diâmetros, a possibilidade de redução da absorção de água

se eleva, comprometendo consequentemente as alturas de ascensão capilar (SANTOS, 2006).

De acordo com Kim e Lee (2010), o processo de hidratação, cura úmida, assim como

a relação água/cimento interferem diretamente na formação dos poros, ou seja, quanto mais

reduzidas estas relações a/c e mais eficiente o processo de hidratação e cura, menor seriam as

intercomunicações/continuidade dos poros capilares.

De acordo com o Helene (1993), quanto menor a dimensão do diâmetro dos poros

capilares, menor são as ligações entre eles, tendo como resultado menores alturas de sucção,

consequentemente, menor o teor de volume de água absorvido e tem o ensaio apresentado na

Figura 11. A partir destas análises, é possível verificar que, os fatores que podem modificar a

microestrutura do concreto, consequentemente interferem na absorção capilar.

Figura 11 – Ensaio de absorção capilar

Fonte: Arquivo do autor (2019).

O corpo de prova é disposto em contato com a água durante o intervalo de 72 horas,

sendo que nesse período são realizadas pesagens para verificar a evolução da absorção

capilar, contribuindo para a avaliação de formação porosa da matriz de concreto.

42

4. MATERIAIS E MÉTODOS

A pesquisa é um método sistemático de avaliação do objeto de estudo com o intuito

de propor soluções para um determinado problema a partir dos resultados obtidos. Devido os

procedimentos consistirem em submeter o objeto de estudo sob a influência de variáveis e

parâmetros fixos, além de possibilitar a investigação das influências devido variações nos

resultados e posteriores comparações de dados, é possível classificar a presente pesquisa, de

acordo com Gil (2008), como experimental e comparativa.

Os produtos para a fabricação do dispersante proposto foram adquiridos no comércio

local, em Barra do Garças-MT e sintetizados nas instalações do Laboratório de Pesquisa em

Química de Produtos Naturais – (LAPQUÍM), UFMT/CUA – Unidade I, em Pontal do

Araguaia (MT). Os materiais necessários para a fabricação do concreto foram, areia grossa,

brita 1, acetato de sódio e cimento Portland CPII-Z 32 que também foram obtidos na

localidade, exceto o aditivo plastificante que foi adquirido de um fabricante de Osasco-SP. A

caracterização dos materiais e produção dos corpos de prova ocorreu nas instalações do

Laboratório de Materiais da UFMT/CUA – Unidade II, em Barra do Garças (MT).

4.1 Fabricação do produto dispersante (Sabão Líquido)

O dispersante com o qual se busca o efeito plastificante foi produzido nas instalações

do LAPQUÍM (Laboratório de Pesquisa em Química de Produtos Naturais) da UFMT/CUA –

Unidade I, em Pontal do Araguaia. No procedimento de fabricação do dispersante, os

materiais precisam ser misturados e agitados constantemente de modo que ocorra a dissolução

dos componentes sólidos e a solução final apresente aparência homogênea.

De acordo com as metodologias para o processo de saponificação propostas por

Verani et al. (2000) para a fabricação do sabão líquido, dissolveu-se 50 g de hidróxido de

Sódio (NaOH) em 100 mL de água fervente em um recipiente de plástico e a seguir, sempre

com agitação, foram adicionados 100 mL de óleo de soja comercial virgem. Logo após, foram

adicionados 100 mL de etanol comercial (adquirido em posto de combustível).

O sistema permaneceu sob agitação na fabricação de todas as amostras a fim de que

ocorresse a diluição e total mistura de todos os elementos, desenvolvendo uma aparência

homogênea. Após o preparo, as amostras foram reservadas e denominadas genericamente

como A1, A2, A3 e A4 representadas na Figura 12, variando apenas a concentração de água na

diluição final em 2,0L; 2,5L; 3,0L e 3,5L respectivamente.

43

A quantidade de água presente na diluição final da solução interfere na capacidade de

produção espumosa do sabão, que pode ser um fator de incorporação de ar e agente redutor da

resistência, por isso a fim de avaliar a influência desse fator na produção de concreto, as

amostras foram produzidas com quatro volumes de diluição distintos, partindo da solução

mais concentrada denominada A1, ou seja, com menor volume de água na diluição final, para

a menos concentrada/mais diluída, denominada A4.

Figura 12 - Amostras de produto dispersante


As pesagens para a determinação da densidade foram realizadas duas vezes em

triplicatas. Desta forma, foram calculadas as médias da densidade de cada amostra, aplicou-se

em sequência o desvio padrão e por fim estimou-se o erro.

4.2 Análise granulométrica dos agregados

A caracterização dos agregados é um importante procedimento para a interpretação

de dados posteriores, uma vez que os resultados dos ensaios estarão diretamente relacionados

à composição destes agregados na esfera de dosagem. Conforme Neville (2016), a

granulometria dos agregados interfere na resistência e também na trabalhabilidade, pois

quando se faz uso de agregados britados, deve-se ter a relação de agregados miúdos um pouco

mais elevada, a fim de compensar a redução da trabalhabilidade causada pelos formatos mais

angulares das partículas britadas.

Desta forma, foi executado o ensaio de peneiramento da areia com duas amostras de

um quilograma (kg) cada, seguindo as prescrições da ABNT NBR NM 248:2003 para a

verificação da composição granulométrica. Após secar a areia em estufa a (105 ± 5) °C e

esfriar à temperatura ambiente, a massa de cada amostra foi determinada em balança de

precisão e denominadas genericamente como M1 e M2.

44

Em seguida, as peneiras com malhas demonstradas na Tabela 5, foram limpas e

encaixadas do fundo para o topo, dispondo então o material M1 em pequenas quantidades para

que não houvesse acúmulo nas malhas até que toda a amostra fosse adicionada. O conjunto

foi colocado sobre o agitador mecânico, de modo a promover a movimentação e separação

das partículas.

Tabela 5

Série de peneiras

Peneira Série Normal

4 4,75 mm

8 2,36 mm

16 1,18 mm

30 600 µm

50 300 µm

100 150 µm

200 Fundo

Fonte: Adaptado da ABNT NBR NM 248:2003.

As amostras retidas foram removidas das peneiras, dispostas em bandejas

identificadas. Posteriormente, as amostras foram pesadas, separadas em recipientes

individuais e estão representadas na Figura 13. Todo o processo foi repetido para a amostra

M2. Vale destacar que a areia utilizada na produção dos traços de concreto foi previamente

submetida ao processo de secagem, a fim de que umidade não influenciasse nos resultados

dos ensaios de abatimento.

Figura 13 - Composição granulométrica do agregado miúdo


45

A variação na composição granulométrica do agregado miúdo interfere diretamente

na fase final do concreto, visto que os percentuais retidos em cada peneira podem ter maiores

ou menores influências na formação de vazios. Kim e Lee (2010) afirmam que quanto

menores as dimensões dos agregados, maiores as porcentagens de vazios na matriz de

concreto. O agregado graúdo foi caracterizado como brita 1, representado na Figura 14, de

acordo com a ABNT NBR 7211:2005.

Figura 14 – Agregado graúdo


Os agregados graúdos empregados na fabricação de concreto possuem dimensões de

grãos maiores que 4,80 mm e inferiores a 76,0 mm, de acordo com a ABNT NBR NM 248. A

brita 1 compreende-se no intervalo de 9,50 até 19,0 mm, no entanto o material em sua

totalidade não possui graduação uniforme, contendo partículas ligeiramente maiores e

menores. Vale destacar que a brita utilizada na produção dos traços de concreto foi

previamente submetida ao processo de lavagem e secagem, de modo que a matéria orgânica

presente fosse retirada e a água retida na superfície não influenciasse nos resultados dos

ensaios de abatimento.

4.3 Fabricação do concreto e moldagem dos corpos-de-prova

O traço de referência utilizado na fabricação dos corpos de prova foi definido como

1 : 3 : 3,67 : 0,52 que corresponde respectivamente às proporções de cimento Portland, areia,

brita e relação água/cimento, destacando que a água utilizada no traço é de origem potável.

Esta proporção de materiais utilizados baseou-se na dosagem proposta em laboratório na

cidade de Primavera do Leste (MT) que obteve resultados de resistência à compressão simples

de 20 MPa, de acordo com o relatório laboratorial da empresa EL CONDOR.

46

As adições de cada amostra dos dispersantes na matriz de concreto variaram em 1%,

2%, 3%, 4% e 5%, dosado em relação à massa de cimento. À vista disso, para cada

porcentagem, foram moldados cinco corpos de prova de acordo com as recomendações da

ABNT NBR 5738:2015, logo para cada amostra de dispersante sintetizado foram produzidos

vinte e cinco corpos de prova, resultando cem exemplares.

Para o plastificante comercial, os corpos de prova foram moldados com

concentrações de 1% e 2% do aditivo, pois a prescrição do fabricante não permite maiores

dosagens, resultando em dez corpos de prova.

O acetato de sódio (H3CCOO-Na

+) contendo dois carbonos na estrutura, foi utilizado

como material de referência para quesitos de consistência e trabalhabilidade, a fim de explicar

a importância da cadeia carbônica na composição química do aditivo, como agente

plastificante e para a isso, foram moldados cinco corpos de prova com 5% do produto.

Além disso, foram moldados cinco corpos de prova de concreto sem aditivo,

denominados concretos de referência para fins comparativos. De acordo com a ABNT NBR

5738:2015, os moldes devem conter a altura igual ao dobro do diâmetro, logo todas as

amostras de concreto fresco foram dispostas em moldes com 10 centímetros de diâmetro e 20

centímetros de altura, como ilustra a Figura 15.

Figura 15 - Corpos de prova moldados


Os corpos de prova permaneceram por 24 horas nos moldes metálicos para que dê

início ao processo de pega e em seguida foram retirados e submetidos à imersão em solução

saturada de hidróxido de cálcio. A Tabela 6 apresenta o levantamento quantitativo da

produção total de corpos de prova fabricados nesta pesquisa.

47

Tabela 6

Levantamento quantitativo

Quantitativo

Amostras Percentual Quantidade

por

amostra

1% 2% 3% 4% 5%

A1 5 5 5 5 5 25

A2 5 5 5 5 5 25

A3 5 5 5 5 5 25

A4 5 5 5 5 5 25

PC¹ 5 5 - - - 10

AC² - - - - 5 5

SA³ 5 - - - - 5

TOTAL 120

Fonte: Arquivo do autor (2019). Notas:

(1) Os corpos de prova com o aditivo plastificante comercial (PC) foram produzidos com dois teores de

dosagem, pois é o máximo permitido pelo fabricante.

(2) Os corpos de prova com o acetato de sódio (AC) foram produzidos com uma dosagem para fins

explicativos da influência carbônica na estrutura do agente plastificante.

(3) Os corpos de prova sem aditivo (SA) foram produzidos para fins comparativos referenciais.

Em seguida, após o período de vinte e quatro horas de cura inicial proposto pela

ABNT NBR 5738:2015, os corpos de prova foram desmoldados e submergidos em solução

aquosa saturada de hidróxido de cálcio para dar continuidade ao processo de cura até a data de

ensaio de resistência à compressão simples aos 28 dias, conforme a Figura 16.

Figura 16 - Cura dos corpos de prova


48

De acordo com Neville (2016), o processo de cura é responsável por promover o

controle da temperatura, entrada e saída de água do concreto e evitar a perda de hidróxido de

cálcio proveniente das reações de hidratação dos compostos C2S e C3S. De modo geral, a

finalidade deste procedimento é manter a matriz saturada, de modo que os produtos da reação

de hidratação do cimento preencham os vazios gerados no estado fresco.

4.4 Ensaio de abatimento

No decorrer da pesquisa foram realizados paralelamente à moldagem dos corpos de

prova, os ensaios de abatimento da matriz de concreto de acordo com a ABNT NBR NM

67:1996 que oferece resultados significativos de consistência e é imprescindível para o

controle da matriz de slump conhecido. Esse ensaio foi realizado com todas as amostras de

concreto produzidas com o produto dispersante, aditivo plastificante comercial, acetato de

sódio e sem aditivo.

Após o preparo com cada substância, o concreto foi introduzido em um tronco de cone

imóvel apoiado sobre uma placa metálica nivelada. Em seguida, após o preenchimento da

primeira camada, aplicou-se vinte e cinco golpes com haste metálica, atingindo a placa na

região inferior. Na sequência, foi preenchida a segunda camada e adensada com vinte e cinco

golpes, repetindo o processo para a terceira e última camada, evitando sempre atingir a

camada inferior.

Por fim, após o preenchimento da última camada, a superfície foi rasada e após o

levantamento do tronco de cone, mediu-se a altura de deformação da matriz, conforme a

Figura 17. De acordo com a ABNT NBR NM 67:1998, os resultados de abatimento devem ser

apresentados em milímetros, com arredondamentos de cinco milímetros.

Figura 17 - Ensaio de abatimento


49

Foram obtidos distintos resultados de abatimento variando de acordo com as

porcentagens das adições, permitindo portanto a comparação e classificação das matrizes de

acordo com os resultados.

4.5 Ensaio de resistência à compressão simples

A resistência à compressão simples do concreto é determinada através dos ensaios

de compressão de corpos de prova cilíndricos ou prismáticos com idade de 28 dias, de acordo

com as prescrições da ABNT NBR 5739:2018, como mostra a Figura 18. Os ensaios

ocorreram nos laboratórios das empresas Construtora Polo e Engefoto S.A., que cederam o

acesso ao equipamento para a realização do ensaio. A prensa hidráulica utilizada é definida

pela ABNT NBR 6156:1983 como máquina pertencente à classe III que permite acionamento

manual e leve intermitência na aplicação de cargas.

Figura 18 - Ensaio de resistência à compressão simples


Durante período de cura, os corpos de prova foram mantidos em tanque, imersos em

solução saturada de hidróxido de cálcio até a idade de ensaio e após retirados, foram levados

para o local de ensaio de acordo a tolerância de tempo proposta pela norma. As faces foram

regularizadas com neoprene, antes da aplicação de carga. A determinação do diâmetro para o

cálculo da seção transversal foi feita através da média de dois diâmetros avaliados, como

propõe a ABNT NBR 5739:2018.

50

Antes do momento de ensaio, as faces de contato da máquina e dos corpos de prova

foram limpas e secas, precedendo o ajuste da centralização da amostra com o auxílio do

círculo concêntrico na base do prato inferior da prensa hidráulica a fim de que o eixo do corpo

de prova coincida com o da prensa e desta forma a força resultante passe pelo centro,

promovendo melhor distribuição dos esforços, evitando o efeito de excentricidade. A

aplicação de força ocorreu de maneira constante com dois acionamentos manuais por segundo

até o instante de ruptura.

O valor de resistência à compressão simples é obtido através da divisão da carga de

ruptura pela seção transversal do corpo de prova e o resultado deve conter a aproximação de

0,1 Mega Pascal (MPa). Segue-se com a determinação da resistência característica à

compressão do concreto, com o valor mínimo estatístico acima do qual ficam situados à 95%

dos resultados experimentais. Desta forma, admitindo a curva normal de distribuição, tem-se a

representação da resistência característica do concreto à compressão na equação (1), de

acordo com Carvalho e Figueiredo Filho (2016).

(1)

Sendo:

- resistência característica do concreto à compressão, em MPa.

- valor médio dos resultados, em MPa.

- desvio padrão.

A ABNT NBR 12655:2015 determina um percentual que majora o resultado do

desvio padrão e pela diferença com o valor médio das resistências obtidas, fornece o resultado

do fck que é a resistência característica do concreto. O valor de 1,645 é denominado variável

reduzida da distribuição normal que inclui a possibilidade de que no ensaio de ruptura, 5% do

total de corpos de prova apresentem resultados de resistência abaixo do valor de fck, ou seja,

a norma prevê que existem resultados de resistências menores do que as de projeto na curva

de distribuição normal e isso não cause danos à estrutura.

4.6 Ensaio de absorção por capilaridade

O ensaio de absorção de água por capilaridade é regido pela ABNT NBR 9779:2012 e

consiste na determinação do volume de água absorvido pela matriz de concreto após o

período total de cura aos vinte e oito dias, através do fenômeno de ascensão capilar, realizado

51

com três corpos de prova. Durante o período de secagem destas amostras em estufa com (105

± 5) °C foram realizadas as pesagens dos corpos de prova em balança de precisão até se obter

constância de massa e em seguida foram alojados no Laboratório de Materiais da UFMT-

CUA em temperatura ambiente para dar início ao resfriamento. Na sequência, realizou-se a

marcação na altura de cinco milímetros acima da face inferior e em seguida alocados em

formas metálicas preenchida com água até a marcação determinada, apoiados em barra de aço

a fim de permitir o livre contato da base com a água, permitindo o efeito de ascensão capilar,

conforme a Figura 19.

Figura 19 - Ensaio de absorção capilar


Demais pesagens foram realizadas às 3, 6, 24, 48 e 72 horas após o instante de

contato com o líquido, mantendo-o sempre enxuto antes da pesagem conforme especifica a

norma. Ao completar 72 horas de contato, mantendo sempre o nível da água na altura

determinada, os corpos de prova foram submetidos à compressão diametral conforme a

ABNT NBR 7222:2011 em prensa hidráulica elétrica no laboratório de estruturas da UFMT-

CUA, como ilustra a Figura 20, a fim de verificar as alturas de sucção.

Figura 20 - Compressão diametral


52

De acordo com a ABNT NBR 9779, a altura de ascensão capilar máxima deve ser

expressa em centímetros (cm), com a leitura da medida realizada como mostra a Figura 21.

Figura 21 - Avaliação de ascensão capilar


Com a abertura do corpo de prova é possível analisar visualmente a altura de

ascensão da água atingida por meio dos capilares. Os resultados de absorção por capilaridade

devem ser expressos em gramas por centímetro quadrado (g/cm²), de acordo com a equação

(2) proposta pela ABNT NBR 9779:2012.

(2)

Sendo:

A: massa do corpo-de-prova que permanece com uma das faces em contato com a água

durante um período de tempo especificado, em gramas (g);

B: massa do corpo-de-prova seco, assim que este atingir a temperatura de (23 ± 2) °C, em

gramas (g);

S: área da seção transversal, em centímetros quadrados (cm²).

Por conseguinte, os resultados desse ensaio permitem avaliar aproximadamente a

presença de poros na matriz, reconhecendo-os como intercomunicados ou não, através das

alturas de absorção capilar e a partir disso o concreto pode ser previamente avaliado como

poroso e permeável ou poroso e impermeável, a depender da presença de poros e da

intercomunicação entre estes. Além disso, com base na literatura técnica, esse parâmetro

permite avaliar a qualidade do concreto em termos de durabilidade.

53

5. RESULTADOS E DISCUSSÕES

5.1 Caracterização do agregado miúdo

Após o ensaio de peneiramento com a série normal, as quantidades retidas foram

removidas e pesadas de modo a caracterizar a composição granulométrica do agregado, como

mostra a Tabela 7.

Tabela 7

Resultados de granulometria do agregado miúdo

Ensaio de Granulometria

Peneira Abertura Massa retida

(g)

Percentual

retido (%)

Percentual

retido

acumulado

(%)

Módulo de

finura

4 4,75 mm 0 0 0 0

8 2,36 mm 33,80 3,38 3,38 3,38

16 1,18 mm 110,11 11,01 14,39 17,77

30 600 µm 200,98 20,09 34,48 52,26

50 300 µm 428,52 42,85 77,34 129,60

100 150 µm 206,43 20,64 97,98 227,58

200 Fundo 20,16 2,01 100,00 327,58

Total 1000 100 7,58


Observa-se que as maiores quantidades ficaram retidas nas peneiras 50, 100, 30

respectivamente e a partir dos resultados gerais, tem-se na Figura 22 a representação da curva

granulométrica.

54

Figura 22 - Curva granulométrica do agregado miúdo


De acordo com a ABNT NBR 6502:1995 o agregado miúdo pode ser classificado

como bem graduado uma vez que apresenta distribuição uniforme de diâmetros equivalentes

em ampla faixa de tamanho de partículas, sendo a curva granulométrica definida como

contínua, pois o agregado é característicamente bem graduado. As partículas menores ocupam

espaços deixados pelas maiores, além disso, observa-se que a areia utilizada se situa dentro da

região utilizável inferior e pode ser classificada como grossa.

5.2 Caracterização do produto dispersante

A Tabela 8 apresenta os valores de densidade de cada material utilizado na

fabricação do produto dispersante.

Tabela 8

Densidade dos componentes do dispersante

Componentes

Amostras g/mL– 1

Água 1,000

Óleo 0,900

Álcool 0,789

Soda Cáustica 2,130


55

Verifica-se que o elemento com maior densidade é o hidróxido de sódio, seguido da

água, óleo e álcool, sendo a água o elemento com maior proporção na mistura. Após a

fabricação das amostras de produto dispersante, as densidades foram calculadas, como

apresenta a Tabela 9.

Tabela 9

Densidade das amostras de dispersante

Produto dispersante

Amostras g.ml –

1

A1 0,628 ± 0,026

A2 0,630 ± 0,009

A3 0,766 ± 0,021

A4 0,836 ± 0,004


Observa-se que a densidade se eleva na ordem da mais concentrada para a mais

diluída, e esse fenômeno é justificado devido a crescente proporção de água na mistura de

cada amostra, uma vez que a densidade da água é a maior em relação aos demais elementos

que compõe o produto dispersante, com exceção da soda cáustica, porém como está presente

em menor proporção na mistura que os demais elementos, verificado no tópico 4.1, pouco

influenciou nos resultados.

5.3 Ensaio de abatimento

5.3.1 Acetato de sódio e sem aditivo

A Figura 23 apresenta os resultados de abatimento do concreto com acetato de sódio

e sem aditivo.

Figura 23 - Resultados de abatimento do concreto com acetato de sódio e sem aditivos


0

35

0

20

40

ACETATO DE SÓDIO SEM ADITIVO

AB

AT

IME

NT

O

(mm

)

56

De acordo com os resultados obtidos nos ensaios, verifica-se que para as amostras

fabricadas sem aditivo, denominado concreto de referência, obteve-se baixo valor de

abatimento em vista dos demais resultados demonstrados anteriormente. Contudo, para os

valores obtidos, segundo a referida norma seria possível aplicação para o caso 1, apresentado

na Tabela 4, no tópico 3.3.1.

A matriz produzida com cinco por cento de acetato de sódio proporcionou a elevação

da consistência de modo a reduzir o abatimento a zero. A partir disso, é possível avaliar a

influência da cadeia carbônica do elemento adicionado como agente no efeito plastificante

que proporciona a redução da consistência e aumento de trabalhabilidade do concreto, uma

vez que o aditivo plastificante comercial possui cerca de vinte carbonos em sua estrutura

molecular, ao passo que o sabão possui dezoito carbonos e o acetato de sódio, dois carbonos.

Portanto, denota-se que para elementos que proporcionam o efeito plastificante, é possível

que a cadeia carbônica seja um agente influenciador.

5.3.2 Produto dispersante

A Figura 24 apresenta os resultados de abatimento do concreto com a adição do

produto dispersante A1, A2, A3 e A4.

Figura 24 - Resultados de abatimento do concreto com amostras de dispersante


57

De acordo com os resultados obtidos nos ensaios, verifica-se que todas as matrizes

de concreto produzidas com o dispersante obtiveram aumento do abatimento em relação ao

concreto de referência. Observa-se também que a maioria das amostras desenvolveu esta

elevação do abatimento à medida que se realizou o acréscimo na dosagem do dispersante, de

acordo com o limite prescrito pela ABNT NBR 11768:2011, exceto a amostra A4 que

proporcionou constância nos resultados nas primeiras dosagens.

Em termos de concentração de água na diluição, fator variável na fabricação do

produto dispersante, analisa-se que a amostra A1 (mais concentrada) com 2,0L de água na

diluição final proporcionou valores de abatimento médio e alto.

Verifica-se para a amostra A2, o aumento do abatimento à medida que elevou-se a

porcentagem de aplicação do dispersante na matriz de concreto e em termos de concentração

de água na diluição final, com 2,5L, proporcionou resultados de abatimento médio, alto e

muito alto.

Para a amostra A3 ocorreu o aumento do abatimento à medida que se elevou a

porcentagem de aplicação do dispersante na matriz de concreto e em termos de concentração

de água na diluição final, com 3,0L, proporcionou baixo valor de abatimento inicial com um

por cento, em relação aos demais já comentados, no entanto enquadrando-se ainda na

classificação de abatimento médio e alto.

De acordo com os resultados obtidos com a adição da amostra A4, com 3,5L de água

na diluição final (mais diluída), confere-se que ocorreu constância nos resultados de

abatimento nas três primeiras porcentagens do dispersante, seguido de acréscimo nas últimas

adições, classificando os abatimentos como alto e muito alto, respectivamente.

A ABNT NBR 8953:2015 determina as aplicações do concreto conforme os valores de

abatimento, representadas na Tabela 4, no tópico 3.3.1. Segundo Neville (1997), as amostras

são classificadas de acordo com os resultados de abatimento e estas conferiram valores

distintos para cada percentual de dosagem representados no Quadro 1.

5.3.3 Aditivo plastificante comercial

A Figura 25 representa os resultados de abatimento do concreto com a adição do

aditivo plastificante comercial.

58

Figura 25 - Resultados de abatimento do concreto com aditivo plastificante comercial


De acordo com os resultados obtidos nos ensaios, verifica-se que para as amostras

fabricadas com aditivo plastificante comercial, foram obtidos consideráveis valores de

abatimento, aproximadamente proporcionais à porcentagem dosada. Vale destacar que os

testes foram realizados com dois valores de dosagem do plastificante, pois as prescrições do

fabricante não permitem quantidades que ultrapassem o total 2% do aditivo.

Quadro 1

Relação do percentual de aditivo e trabalhabilidade

Classificação

A1 A2 A3 A4 PC

1% médio médio médio alto médio

2% médio alto médio alto alto

3% alto alto alto alto -

4% alto alto alto alto -

5% alto muito alto alto alto -


A partir destas classificações, verifica-se que de acordo com a Tabela 4, no tópico

3.3.1, que os resultados de abatimento obtidos são compatíveis com os abatimentos indicados

para os casos de aplicação em pavimentação, elementos de fundações, elementos estruturais

com lançamento convencional, elementos estruturais com lançamento bombeável e para

elementos com alta densidade de armaduras.

65

125

0

20

40

60

80

100

120

140

1% 2%

AB

AT

IME

NT

O (

mm

)

PERCENTUAL DE PLASTIFICANTE COMERCIAL

59

5.3.4 Análise geral dos resultados de abatimento

A análise geral dos resultados permite a avaliação e comparação de todos os valores

atingidos de modo a indicar a amostra que proporcionou o maior abatimento para cada

porcentagem de dispersante. Destarte, entende-se que a amostra A2 desenvolveu elevados

resultados de abatimento em todas as proporções, exceto a 1% classificado como médio,

apresentando eficazes características dispersivas, promovendo a redução da consistência e

aumento da trabalhabilidade. Todas as amostras apresentaram comportamento linear, ou seja,

ocorreu a elevação do abatimento de acordo com o aumento do percentual de dispersante,

obtendo o mesmo comportamento para as dosagens realizadas com o aditivo plastificante

comercial.

5.4 Ensaio de resistência à compressão simples aos 28 dias

5.4.1 Acetato de sódio e sem aditivo

A Figura 26 representa os resultados de resistência à compressão simples dos corpos

de prova de concreto produzidos com adição de acetato de sódio e sem aditivo, denominado

concreto de referência.

Figura 26 - Resultados de resistência à compressão do concreto com acetato de sódio e sem aditivo


Os dados obtidos permitem realizar a avaliação de resultados do concreto produzido

com o acetato de sódio que proporcionou valor nulo no ensaio de abatimento, gerando

também a redução da resistência à compressão em relação ao concreto de referência.

11,83

16,42

0,00

5,00

10,00

15,00

20,00

ACETATO DE SÓDIO SEM ADITIVO

Res

istê

nci

a

Cara

cter

ísti

ca -

fck

(M

Pa)

60

Supõe-se que devido à elevada consistência do concreto produzido com o acetato de

sódio, o adensamento realizado a partir dos golpes com a haste metálica, não proporcionou o

assentamento homogêneo do concreto nos moldes, possibilitando a consolidação de vazios

que interferiram na capacidade de resistência.

Desta forma, os resultados advindos do ensaio de compressão simples dos corpos de

prova produzidos com o dispersante sintetizado serão comparados com o concreto de

referência dosado, moldado e ensaiado à compressão em laboratório, em conformidade com

as normas ABNT NBR 12655:2015, ABNT NBR 5738:2015 e ABNT NBR 5739:2018,

respectivamente.

5.4.2 Produto dispersante (A1)

A Figura 27 apresenta os resultados de resistência à compressão simples dos corpos

de prova de concreto produzidos com adição do produto dispersante A1.

Figura 27 - Resultados de resistência à compressão do concreto com o dispersante A1


Os resultados obtidos permitem realizar a avaliação da alternância de resistência

paralelamente à variação dos teores de dispersante adicionados à matriz. No tocante à

dosagem máxima, a ABNT NBR 12655:2013 destaca que as adições no concreto sejam

realizadas com valores até 5% em relação à massa cimentícia. A partir disso, é possível

verificar que com aumento da proporção, ocorre a redução gradativa da resistência, com

exceção do corpo de prova com 4% de dispersante que proporcionou ligeira elevação da

resistência.

10,6

7,56 7,09 8,17

1,69

0

2

4

6

8

10

12

1% 2% 3% 4% 5%

Res

istê

nci

a

Ca

ract

erís

tica

- f

ck

(M

Pa

)

Percentual de Dispersante

61






Verifica-se que a amostra A2 acarretou na redução da resistência desde o valor de

mínima porcentagem do dispersante, em relação a amostra A1, com gradativa perda de

resistência conforme ocorre a elevação dos percentuais do dispersante, causando reduções de

aproximadamente cinquenta por cento em relação ao resultado obtido com 1%.






7,98

6,86 6,44 5,3

3,4

0

2

4

6

8

10

1% 2% 3% 4% 5%

Res

istê

nci

a

Ca

ract

erís

tica

- f

ck

(MP

a)


11,70 11,60

9,69

6,41

3,26

0,00

2,00

4,00

6,00

8,00

10,00

12,00

14,00

1% 2% 3% 4% 5%

Res

istê

nci

a

Cara

cter

ísti

ca -

fck

(MP

a)


62

A partir da análise dos resultados, nota-se que a amostra A3 nas dosagens mínimas

proporcionou maiores valores de resistência em relação às amostras anteriores, e posterior

decréscimo gradual, com o aumento da dosagem do dispersante. Em termos de composição de

fabricação, essa amostra é mais diluída que as anteriores, contendo três litros de água na

diluição final.






Para a amostra A4 nota-se que a resistência para o valor mínimo de dosagem

mantém-se próximo ao resultado da amostra anterior, desenvolvendo também a perda de

resistência gradativa nas próximas dosagens. É oportuno destacar que as amostras A3 e A4 são

as que possuem maior quantidade de água de diluição final, com 3,0L e 3,5L,

respectivamente. Diante isso, é possível que esse fator variável na produção do dispersante,

interfira positivamente na resistência para percentuais ainda mais reduzidos.

5.4.6 Plastificante Comercial


de prova de concreto produzidos com adição do plastificante comercial.

11,40

10,80 8,99

7,61 8,14

0,00

2,00

4,00

6,00

8,00

10,00

12,00

1% 2% 3% 4% 5%

Res

istê

nci

a

Cara

cter

ísti

ca -

fck

(MP

a)


63

Figura 31 - Resultados de resistência à compressão do concreto com plastificante comercial


Observa-se que os resultados obtidos com a aplicação do aditivo plastificante

comercial foram superiores aos do concreto de referência e de acordo com Huang et al.

(2009), se a resistência é elevada, relaciona-se também a menor incidência de poros e vazios

presente na matriz de concreto.

5.4.7 Análise geral dos resultados de resistência à compressão

A Figura 32 apresenta a análise geral de resistência à compressão simples dos corpos

de prova de concreto produzidos com adição do produto dispersante e plastificante comercial.

Figura 32 – Comparação geral dos resultados de resistência característica (fck)


21,60

22,40

21,00

21,50

22,00

22,50

1% 2%

Res

istê

nci

a

Ca

ract

erís

tica

- f

ck

(M

Pa

)

Percentual de Plastificante Comercial

64

É pertinente evidenciar que a amostra A4, diferentemente das anteriores, apresentou

resultados distintos quanto aos padrões demonstrados em relação ao aumento do percentual

das dosagens, ou seja, não ocorreram elevadas reduções, principalmente na dosagem máxima

de dispersante (5%), onde se obteve geralmente a queda brusca da resistência para os demais

corpos de prova.

Entende-se a partir disso que com adições mais reduzidas do produto dispersante,

possa-se obter a equivalência dos resultados de resistência à compressão com os do concreto

de referência, de modo que possa não haver ganho de resistência além do valor de referência,

porém se tenha o aumento do abatimento, sem a perda de resistência.

Desta forma, como os corpos de prova produzidos com a amostra A4 proporcionaram

resultados significativos de abatimento e resistência à compressão na esfera dispersantes, é

possível que dosagens experimentais, em menores percentuais, possam proporcionar melhores

resultados no que tange à resistência à compressão simples.

5.5 Ensaio de absorção capilar


A Figura 33 apresenta os resultados de absorção capilar da amostra A1, comparados

aos resultados do concreto produzido com plastificante comercial (PC) e sem aditivo (SA).

Figura 33- Resultados de absorção capilar do concreto produzido com a amostra A1


65

De acordo com os resultados obtidos, nota-se que todos os corpos de prova

apresentaram consideráveis índices de absorção capilar, ou seja, e isso é justificado por Mehta

e Monteiro (2008) quando afirmam que o concreto é característicamente poroso, no entanto, a

depender do controle tecnológico, pode ser classificado como denso, normal ou leve a partir

da maior ou menor taxa de estrutura porosa que implica diretamente na massa específica.

Em concordância a isso, observa-se que as amostras do dispersante A1 não

apresentam proporcionalidade nas relações porcentagem-absorção e se variam de forma

irregular para cada dosagem. Em contrapartida, os resultados com plastificante comercial e

sem aditivos apresentam-se com os menores índices de absorção, sendo estas as amostras que

proporcionaram maiores resultados de resistência à compressão.



aos resultados do concreto produzido com plastificante comercial e sem aditivo.



A partir da análise gráfica, verifica-se que na amostra A2, o comportamento em

relação às taxas de absorção também variam irregularmente, porém destacando-se ainda à

ordem decrescente semelhante ao apresentado anteriormente, com o teor de 2%

66

proporcionando maiores taxas de absorção, seguido de 1%, 4%, 3% e 5%. Os demais

resultados de referência e com plastificante comercial apresentam-se com menores taxas de

absorção.






De acordo com os resultados gráficos, é possível analisar a inversão no

comportamento de absorção em algumas porcentagens quando comparados aos dados

anteriores deste ensaio, uma vez que o teor de 4% apresenta a maior taxa de absorção, seguido

de 3%, 2%, 1% e 5%, apresentando um comportamento aproximadamente linear. Contudo, é

notório que os corpos de prova fabricados com o produto dispersante proporcionam maiores

taxas de absorção quando avaliados paralelamente aos concretos sem aditivo e com

plastificante comercial.

67






Em concordância com os demais resultados já comentados, a amostra A4 apresenta

resultados similares aos das amostras A1 e A2, em termos de irregularidade de valores, além de

manter aproximadamente a equivalência na ordem de taxas de absorção uma vez que 2% de

dispersante proporciona novamente maiores taxas de absorção, seguido de 4%, 3%, 5% e 1%.

5.5.5 Análise geral dos resultados de absorção capilar

De modo geral, relaciona-se que todos os corpos de prova aditivados com o produto

dispersante, produziram taxas de absorção capilar com comportamento não linear e superiores

aos do concreto produzido com aditivo plastificante comercial e à matriz de referência, que

possivelmente deu-se devido à presença de poros e vazios capilares com possível

intercomunicabilidade.

Segundo Kim e Lee (2010), essa continuidade dos poros pode determinar a capacidade

de permeabilidade da matriz de concreto, uma vez que contendo na microestrutura elevada

taxa de poros, porém sem comunicação, ou seja, não são interligados aproximando-se da

68

configuração de vazios, que possuem formatos esféricos e isentos de ligação uns aos outros,

caracteriza a menor capacidade de absorção e consequentemente reduzida capacidade

permeável.

Por outro lado, se a matriz possui na microestrutura elevada taxa de poros e vazios

capilares, existindo portanto a intercomunicação, logo tem-se a possibilidade deste concreto

possuir maior capacidade de absorção capilar, caracterizando consequentemente em elevada

capacidade de permeabilidade.

Foi observado que a adição de 5% de dispersante em todos os corpos de prova

ocasionou menores valores de absorção, compatível com os maiores resultados de abatimento

na mesma dosagem. No entanto, em referência aos resultados de resistência à compressão

simples, esta dosagem proporcionou os menores valores em todos os casos, direcionando à

possibilidade de que neste percentual de adição, a matriz desenvolve maior estrutura porosa,

possivelmente com poros e vazios não comunicáveis, o que garante a menor capacidade de

absorção capilar, a medida que influencia diretamente na redução da capacidade de resistir

aos esforços solicitantes.

69

CONCLUSÃO

Diante dos resultados obtidos de matrizes de concreto fabricadas com a adição do

dispersante, avalia-se que este produto pode ser caracterizado como um agente que

proporciona efeito plastificante, reduzindo a consistência, elevando o grau de plasticidade e

trabalhabilidade, devido à capacidade de influenciar no índice de mobilidade do concreto.

Entende-se que esse efeito de redução da consistência, análogo ao do aditivo plastificante é

suscitado devido à origem química de tensoativo, destacando a capacidade de

biodegradabilidade do dispersante, ao passo que o mesmo não se aplica ao aditivo

plastificante comercial.

Em termos de composição química, analisa-se os resultados dos ensaios realizados

com a matriz produzida com acetato de sódio que desenvolveu o aumento da consistência,

tendendo o abatimento a zero. A partir disso, avalia-se a possível influência da cadeia

carbônica do elemento que possui função plastificante, ou seja, o plastificante comercial

contém vinte carbonos em sua estrutura molecular, o dispersante possui dezoito e o acetato de

sódio, dois carbonos. Logo, entende-se que a presença de carbonos em maior quantidade na

estrutura molecular do elemento pode proporcionar maior efeito plastificante.

A adição do dispersante ocasionou também a redução da resistência à compressão

simples, provavelmente através da incorporação de ar na matriz, que não foi

consideravelmente removido no processo de adensamento. No entanto, é notório que em

relação aos resultados de resistência à compressão dos corpos de prova produzidos com o

dispersante, existe o ganho de resistência à medida que as amostras são mais diluídas e o

percentual de dosagem do produto é reduzido, ou seja, o maior resultado é advindo da amostra

mais diluída, a A4 com 3,5L de água na diluição final, com um por cento de adição na matriz.

Nota-se que a amostra A4 apresentou o menor resultado de absorção capilar com o teor

de adição mínimo de 1%, direcionando à análise de menor índice de vazios ou menor índice

de vazios intercomunicados. Obteve resultados de abatimento classificados em todos os

percentuais de dosagem como alto, descrito no Quadro 1, no tópico 5.3.3, logo possui

considerável trabalhabilidade, além de gerar valor de resistência final de 11,40 MPa, uma vez

que o concreto de referência obteve 16,42 MPa.

Considerando o índice de mobilidade do concreto, avalia-se que as matrizes fabricadas

com as amostras de dispersante desenvolvem maior trabalhabilidade com a redução da

consistência, no entanto apresentam aparente inserção de ar. Assim como nas demais

amostras de concreto, no preparo também se tem a presença de ar na mistura, e geralmente

70

relevante porcentagem desse volume de ar é removida no processo de adensamento,

entretanto é possível que para os corpos de prova com dispersante, o procedimento de

adensamento deve ser intensificado, porém de modo que não comprometa a homogeneidade

do concreto.

Em termos de aditivos, o concreto produzido com plastificante comercial apresenta

comportamento linear, uma vez que a amostra aditivada com 2% promoveu maior absorção

capilar do que a amostra com 1%. Paralelo a isso, em termos de abatimento, direciona-se à

possibilidade de que maior dosagem reduz a consistência, que pode ser verificado no ensaio

de abatimento onde estas proporções também mantiveram a linearidade de resultados

apresentando maior abatimento para 2% em relação a 1%. Em termos de resistência à

compressão, tem-se a sequência de proporcionalidade, pois à medida que elevou-se o

percentual de dosagem, promoveu-se também o ganho de resistência.

Contudo, é imprescindível destacar que, a nível de aditivo plastificante comercial que

é um produto laboratorialmente testado para a aplicação em matrizes de concreto, este possui

o efeito de conferir maior plasticidade ao concreto, à medida que o ganho de resistência é um

efeito secundário não associado às suas atribuições, pois é possível que contribua para o

melhor assentamento da matriz no processo de adensamento, colaborando na evasão do ar

incorporado durante o preparo e deste modo, influencie positivamente no ganho de

resistência. Além disso, o fabricante especifica a dosagem máxima de 2% em relação à massa

cimentícia, de modo que possivelmente, dosagens superiores, não contribuam para efeitos de

resistência.

Desta forma, devido o produto dispersante não possuir características analisadas e

fundamentadas de forma laboratorial, entende-se que as amostras com distintas diluições e

variados percentuais de adição podem propiciar o desenvolvimento de poros e vazios

capilares intercomunicados ou não, desenvolvendo então concretos com maiores ou menores

capacidades de absorção capilar, fator este que poderá interferir em propriedades como a

resistência à compressão e também na durabilidade da estrutura.

A pesquisa está em andamento e a partir dos resultados obtidos, mostra-se necessário

o estudo de demais dosagens experimentais, principalmente em relação à amostra A4 que

apresentou excelentes resultados de abatimento, absorção capilar e resistência mecânica com

a aditivação de 1% em comparação às amostras fabricadas com o produto dispersante.

Portanto, para trabalhos futuros, recomenda-se que o percentual de dosagem seja reduzido,

pois é possível que não haja ganho de resistência além do valor de referência, contudo espera-

se que seja proporcionado o abatimento do concreto sem a redução da resistência.

71

REFERÊNCIAS

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Qualidade de Cimento Portland. São Paulo, 2013. Disponível em: <

https://www.abcp.org.br/cms/imprensa/noticias/pesquisa-inedita-e-exclusiva-revela-cenario-

do-mercado-brasileiro-de-concreto>. Acesso em: 10 dez. 2018.

ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE CIMENTO PORTLAND (ABCP). Programa Setorial da

Qualidade de Cimento Portland. ABCP, 2017. 15 p.

ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE CIMENTO PORTLAND (ABCP). Boletim técnico -

Guia básico de utilização do cimento Portland. São Paulo, 2002. 7. rev. 28 p.

ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DAS EMPRESAS DE SERVIÇO DE CONCRETAGEM

(ABESC). Manual do concreto dosado em central. Abril de 2007. Disponível em: <

http://www.abesc.org.br/pdf/manual.pdf >. Acesso em: 15 dez. 2018.

ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DAS EMPRESAS DE SERVIÇO DE CONCRETAGEM

(ABESC) - Manual Técnico de 2.000 – São Paulo, 2000. 20 p.

ACI 522R-10, Report on Pervious Concrete. American Concrete Institute, Farmington

Hills, Michigan, 2010, 38p.

ARAÚJO, R.C.L.; RODRIGUES, L.H.V.; FREITAS, E.G.A. Materiais de construção. Rio

de Janeiro: Editora Universidade Rural, 2000. (Apostila).

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Procedimento para moldagem e cura de corpos-de-prova. Rio de Janeiro, 2015. 9 p.

______.NBR 5739: Concreto - Ensaio de compressão de corpos de prova cilíndricos. Rio de

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