¹ Graduanda em Engenharia Civil – Unitoledo (2018) ² Mestre em Estruturas – UNESP (2004)

ASPECTOS REOLÓGICOS DO CONCRETO

AUTO-ADENSÁVEL

Yasmin de Oliveira Lima1– UNITOLEDO

Carlos Adriano Rufino da Silva2 – UNESP

RESUMO

O estudo do concreto é cada vez mais importante devido aos avanços tecnológicos,

dessa maneira o concreto auto-adensável (CAA) vem ganhando cada vez mais espaço no

mercado devido a sua alta fluidez que facilita no processo de concretagem. O CAA tem

como característica a habilidade de preencher os espaços nas fôrmas com mais facilidade

passando por qualquer restrição, e também capacidade de resistir a segregação. O aspecto

reológico desse tipo de concreto analisa sua viscosidade, consistência, trabalhabilidade e

fluidez no seu estado fresco.

Palavras-Chave: Auto-adensável; Reológico; Viscosidade; Fluidez; Concreto.

1. INTRODUÇÃO

Diante do que expõe Tutikian (2008), apesar do concreto ser o material de construção

civil mais utilizado no mundo, atualmente não se pode mais considerar apenas o estudo de

concretos convencionais (CCV). É importante também os estudos dos diferentes tipos de

concreto que venham a existir sejam eles os mais distintos possíveis, auto-adensáveis,

coloridos, brancos e sustentáveis, de alta resistência, com fibras, alto desempenho, alto teores

de adições pozolânicas, entre outros.

De acordo com Okamura (1997) apud Tutikian (2008), um grande avanço na

indústria de concreto, tem surgido para conseguir suprir a alta demanda que tem ocorrido

nas últimas décadas. Pensando nesse avanço tecnológico, foi desenvolvido no Japão em

1988, o concreto auto-adensável (CAA), que tem como características alta fluidez que faz

com que se molde e preencha totalmente as fôrmas, sem necessidade nenhuma de vibração,

adensamento ou compactação externa seja ela qual for.

2

Na área de controle tecnológico do concreto, as pesquisas sobre o CAA se

direcionam para o uso de seus componentes e para os métodos de dosagem,

visando não somente o custo de produção do concreto em si, mas também a

racionalização do processo e fabricação, conferindo benefícios econômicos,

tecnológicos e ambientais (MELO, 2005).

O CAA é caracterizado por possuir uma fluidez elevada, o que permite o

preenchimento nas fôrmas passando por entre barras de armadura, movendo-se apenas com

a força do seu peso próprio (GETTU; AGULLÓ, 2003).

A figura 01 a seguir demonstra a alta fluidez do CAA.

Figura 01 - Concreto auto-adensável no seu estado fresco.

Fonte: Elaborado pela autora.

O CAA vem cada vez mais sendo utilizado como material da construção, pois não

deixa ninhos de concretagem devido à sua aplicação rápida e fácil, que diminui o número de

mão de obra. Sua utilização se dá muito na indústria dos pré-moldados e pré-fabricados como

também seu uso in loco (REPETTE, 2008a).

As características do concreto fresco é que diferenciam o CAA do concreto

convencional. O CAA tem que apresentar elevada fluidez e deformabilidade, além

de elevada estabilidade na mistura, que lhe confere três características básicas e

essenciais: habilidade de preencher espaços nas fôrmas, habilidade de passar por

restrições e capacidade de resistir a segregação (REPETTE, 2008b).

A habilidade de preenchimento consiste na capacidade do concreto auto-adensável

de fluir dentro da fôrma e preencher todos os espaços passando por entre as armaduras sem

3

obstrução do fluxo ou segregação (DOMONE, 2009; LIU, 2009; GOMES; E BARROS,

2009).

A habilidade passante é a propriedade que caracteriza a capacidade do CAA de escoar

pela fôrma, passando por entre as armaduras sem obstrução do fluxo ou segregação

(FURNAS, 2004).

A resistência a segregação é a propriedade que caracteriza a capacidade do CAA

de se manter homogêneo durante as etapas de mistura, transporte e lançamento,

sem que ocorra segregação por afundamento dos agregados ou ascensão da água

de mistura (exsudação) no concreto colocado nas fôrmas (REPETTE, 2011).

Para conseguir elevada fluidez, a pasta do CAA deve lubrificar e espalhar

adequadamente os agregados, de forma que o atrito interno entre os mesmos não

comprometa a capacidade do concreto escoar (REPETTE, 2008a).

A grande vantagem do CAA é a garantia de que um concreto bem dosado, que

atende às especificações de projeto e características no estado fresco com

lançamento e cura adequados, vai propiciar um produto final endurecido com

qualidade, ao contrário do concreto convencional cujo produto final depende

largamente do processo de adensamento ou compactação (MANUEL, 2005).

Segundo Tutikian (2008), o CAA pode ser comentado como uma das grandes

revoluções ocorridas na área tecnológica do concreto para a construção civil nas últimas

décadas, esse avanço traz vantagens como:

- Aceleração na construção, pois seu lançamento é rápido e não necessita de qualquer

tipo de adensamento;

- Redução de mão de obra nos canteiros de obra, pois como não acontece o

adensamento o CAA se molda facilmente;

- Melhor acabamento na superfície;

- Possibilita fôrmas com diferentes dimensões, sejam elas curvas, esbeltas, com taxas

altas de armadura onde o acesso vem ser difícil;

- Possibilita a concretagem de peças onde seu tamanho é reduzido;

- Elimina o barulho de vibração;

Segundo Mayor (2007), a alta trabalhabilidade do CAA associada à estabilidade da

mistura é alcançada através de uma perfeita dosagem de concreto.

O CAA necessita sustentar os agregados graúdos de tal forma, que venha possibilitar

a movimentação do concreto sobre qualquer obstáculo, como exemplos as barras de

4

armadura, através da sua homogeneidade e também quando o concreto se encontra em

repouso (OKAMURA, 1977; GETTU E AGULLÓ, 2003; EFNARC, 2005).

Analisando as diferenças que existem entre o CAA e o CCV que se definem nas

propriedades frescas, é muito importante a verificação quanto as possíveis modificações que

essas diferenças causarão nas propriedades do concreto no seu estado endurecido, no seu

controle tecnológico e no estudo dessas evoluções, como: resistência à tração, resistência à

compressão, resistência à fadiga, módulo de deformação longitudinal, ductilidade,

aderência, retração, fluência, tenacidade, dentre outros (CAVALCANTI, 2006).

Os ganhos para o meio-ambiente também são importantes, como a diminuição na

poluição sonora no entorno das obras, o reaproveitamento de finos que seriam descartados

na natureza, além da economia de energia elétrica decorrente da eliminação de vibradores

(COUTINHO, 2011).

Algumas desvantagens que merecem destaque são: maior controle tecnológico,

cuidados no transporte para evitar a segregação, maior custo do CAA em comparação com

o CCV (GOMES e BARROS, 2009).

1.1 Reologia

Reologia é a ciência que estuda as deformações e o fluxo dos materiais quando

submetidos a uma determinada tensão ou solicitação (CASTRO, 2007).

O estudo das propriedades de fluxo do concreto é extremamente importante

porque dele dependem fatores como bombeabilidade, lançamento, facilidade de

colocação e adensamento, além das características de desempenho mecânico e

durabilidade (FERRARIS, 1999; BANFILL, 2003).

Há uma grande diversidade dos materiais utilizados para o CAA. Diferentes

proporções desses diversos materiais retratam-se em características como a

autoadensabilidade e sua reologia, considerando o concreto no seu estado fresco

(SIEDLARZ. E GOLASZEWSKI, 2016).

Considerando o concreto fresco como uma suspensão de partículas sólidas

(agregados) mergulhados em um líquido viscoso (a pasta do aglomerante) nada

mais apropriado que aplicar ao material os modelos clássicos da reologia

(FERRARIS, 2001; PILEGGI, 2001; CAMÕES, 2005; CASTRO e LIBÓRIO,

2006).

5

A pasta de cimento não é um líquido homogêneo, sendo composta de partículas

(grãos de cimento) em um líquido (água). A nível macroscópico, o concreto fresco flui como

um líquido (FERRARIS, 1999).

Powers (1968) considera vantajoso conhecer as propriedades reológicas do concreto,

uma vez que as características da pasta dependem da natureza e da extensão de algumas

reações químicas do cimento com a água que ocorrem durante o período de mistura.

Segundo Banfill (1990) e Ghio (1993), a reologia das pastas de cimento é muito

importante, pois as propriedades destas pastas podem nos mostrar informações valiosas

sobre o comportamento reológico do concreto.

Além disso, os estudos em pastas podem ser realizados com o auxílio de

equipamentos comercialmente disponíveis que são mais simples e fáceis de serem

executados do que os estudos em concretos (CASTRO, 2007).

As propriedades reológicas do concreto no estado fresco são importantes

principalmente no período em que o material é lançado nas fôrmas e podem ser determinadas

em qualquer momento durante o período de indução da hidratação do cimento (CHAPPUIS,

1991).

Segundo Hoppe et al (2007), a reologia pode ser usada na investigação do

comportamento do CAA no estado fresco, permitindo um amplo conhecimento das reações

de hidratação que ocorre ao material e o fazem evoluir para o estado endurecido.

Uma das principais dificuldades de aplicação dos testes para medir as

características reológicas do CAA é que nenhum deles isoladamente é capaz de

medir as três propriedades principais requeridas pelo material como: grande

fluidez; habilidade passante; e resistência a segregação (Tutikian & Dal Molin,

2008).

Para Pandolfelli (2000), a viscosidade pode ser considerada a principal propriedade

reológica de um fluido, pois indica sua facilidade de escoar continuamente sob a ação de

uma tensão de cisalhamento externa.

2. OBJETIVO

Este trabalho tem como objetivo analisar os aspectos reológicos do concreto auto-

adensável, sua viscosidade, consistência, trabalhabilidade e fluidez.

6

3. METODOLOGIA

Os materiais constituintes do traço unitário foram separados conforme descrito

abaixo e em seguido o concreto foi preparado. Após o concreto preparado foram realizados

os ensaios: ensaio de compressão de corpos de provas cilíndricos; ensaio de espalhamento

com cone de Abrams (Slump Flow Test); ensaio Slump Flow T500 Test (T50), conforme

descrito abaixo.

3.1 Caracterização dos Materiais

3.1.1 Cimento

O cimento utilizado para o preparo do concreto foi o “Cimento CP II-F32 50kg”, por

ter uma melhor trabalhabilidade.

3.1.2 Agregado Miúdo

Os agregados miúdos utilizados para o preparo do concreto são classificados como

areia fina e grossa natural.

3.1.3 Agregado Graúdo

O agregado graúdo utilizado para o preparo do concreto é classificado como brita 01.

3.1.4 Água

A água utilizada para o preparo do concreto é de origem do serviço de abastecimento

de água e esgotamento sanitário da cidade de Araçatuba/SP.

3.2 Procedimento

3.2.1 Dosagem do Concreto

A obtenção deste concreto não é muito simples, já que é necessária uma combinação

adequada entre os materiais, havendo muita sensibilidade à variação de qualquer um deles

(ARAÚJO et al., 2003, p.2).

O traço utilizado foi definido a partir da bibliografia estudada, seguindo uma

proporção de 1: 1,83: 0,68: 0,60 (cimento, areia, brita 01 e água) com uma proporção de

75% areia grossa e 25% areia fina.

3.2.2 Ensaio de Compressão de Corpos-de-Prova Cilíndricos

O ensaio de compressão foi realizado de acordo com a ABNT NBR 5739:2018.

Inicialmente os moldes foram revestidos internamente com óleo mineral, para evitar

que o concreto aderisse à superfície interna do molde. Posteriormente foi feito o

7

preenchimento do molde com o concreto sem necessitar de adensamento, pois o mesmo já é

classificado como auto adensável. Sua cura inicial ocorreu nas primeiras 24 horas enquanto

o concreto ainda estava no molde, após esse período o cilindro de concreto foi retirado do

molde e colocado em um tanque com água para cura até seu rompimento com 7 e 28 dias

respectivamente.

O rompimento do corpo de prova foi realizado através da prensa automática modelo

Emic SSH300, de célula Trd 30, programa Tesc versão 3.04 disponível no Laboratório de

Engenharia Civil (LEC) do Centro Universitário Toledo Araçatuba – SP.

Para execução deste ensaio o cilindro foi capeado com enxofre, de tal forma que a

superfície ficasse totalmente lisa e não interferisse nos resultados do ensaio. Posteriormente

o cilindro foi posicionado sobre o prato inferior da máquina e, assim o ensaio foi iniciado

submetendo ao cilindro um carregamento em uma velocidade constante durante todo ensaio.

Sua ruptura ocorreu quando houve uma diminuição de força. Foram moldadas 12 amostras,

6 para rompimento com 7 dias e 6 para rompimento com 28 dias.

A figura 02 a seguir mostra os moldes cilíndricos preenchidos com o concreto. A

figura 03 a seguir mostra os corpos de prova capeados com enxofre.

Figura 02 - Molde corpo de prova cilíndrico preenchido com o concreto.

Fonte: Elaborado pela autora.

Figura 03 - Corpo de prova cilíndrico capeado.

Fonte: Elaborado pela autora.

8

3.2.3 Ensaio de Espalhamento com cone de Abrams (Slump Flow Test)

O ensaio Slump Flow Test foi realizado de acordo com a NBR 15823-2:2017.

O Slump Flow Test também conhecido como Espalhamento com cone de Abrams

estabelece a fluidez do Concreto Auto Adensável (CAA), seguindo em fluxo livre, sob a

ação do seu próprio peso.

Este ensaio pode ser executado por uma pessoa e exige poucos materiais, o que o

habilita a ser usado em canteiros-de-obra (TUTIKIAN & DAL MOLIN, 2008).

Para a execução deste ensaio foram utilizados os seguintes materiais:

Molde tronco-cônico com 300 mm de altura, diâmetro interno da base inferior

com 200 mm e superior com 100 mm e bases abertas.

Placa-base metálica.

Régua metálica.

Inicialmente o molde e a placa devem ser umedecidos. Feito isso posiciona-se a placa

sobre uma superfície nivelada. O molde é centralizado e preenchido totalmente com o

concreto sem adensar. Em seguida o molde é retirado na direção vertical em movimento

constante e uniforme com tempo não superior a 3 segundos. Após a realização do ensaio

tira-se duas medidas de diâmetro perpendicular entre si, observa-se a característica que o

concreto ficou após o escoamento. A figura 04 mostra o espalhamento do concreto, na figura

05, a seguir, encontra-se com as dimensões do molde tronco-cônico.

Figura 04 - Apresenta o espalhamento do concreto para índice de estabilidade visual

Fonte: Elaborado pela autora.

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Figura 05 - Molde tronco-cônico.

Fonte: ResearchGate – Metodologia de pesquisa sobre propostas para minimizar o empirismo na NBR NM

67 – Determinação da consistência pelo abatimento de tronco de cone do concreto (2018).

3.2.4 Ensaio Slump Flow T500 Test (T50)

O ensaio Slump Flow 500 Test foi realizado de acordo com a NBR 15823-2:2017.

Semelhante ao Slump Flow Test, o ensaio Slump Flow T500 Test também é

conhecido como “T50” e tem como característica analisar a viscosidade aparente do CAA.

Concretos com baixa viscosidade apresentam um espalhamento inicial muito rápido,

mas em pouco tempo o fluxo é cessado, enquanto que concretos com elevada viscosidade

apresentam um fluxo mais uniforme e durante um tempo maior (ALENCAR, 2008).

A diferença é que no T50 é feito uma marcação de diâmetro de 500 mm na placa

metálica, posteriormente o concreto é colocado no molde, retira-se o molde na direção

vertical em movimento constante e uniforme com tempo não superior a 3 segundos. Feito

isso, foi analisado o tempo que foi necessário até o concreto atingir a marcação na placa.

Para realizar o slump flow T500 são necessários dois operadores, sendo que o

segundo operador fica responsável por marcar o tempo que o concreto leva para atingir a

marca de 500mm (TUTIKIAN & DAL MOLIN, 2008).

Na figura 06 apresenta o concreto após o ensaio para verificação do (IEV). Na figura

7 encontram-se as dimensões do molde tronco-cônico com a marcação de 500 mm na placa

base.

10

Figura 06 - Concreto espalhado na placa base.

Fonte: Elaborado pela autora.

Figura 07 - Molde tronco-cônico com marcações na placa-base.

Fonte: Scientific Research – Effects of Stone Cutting Powder (Al-Khamkha) on the Properties of Self-

Compacting Concrete (2017).

4. RESULTADOS E DISCUSSÃO

Os resultados apresentados a seguir foram desenvolvidos no Laboratório de

Engenharia Civil Unitoledo (LEC), referente aos estudos e análises feitos para verificação

dos aspectos reológicos do concreto auto-adensável, sua viscosidade, consistência,

trabalhabilidade e fluidez.

4.1 Resultados segundo o ensaio de Compressão de Corpos de Prova Cilíndricos

Os resultados atingiram a resistência exigida pela norma NBR 8953:2015, de no

mínimo 20 MPa, sendo classificado como Classe de resistência Grupo 1 e classe C20

podendo ser utilizado para fins estruturais. A tabela 01 apresenta as classes de resistência, a

11

tabela 02 e a figura 08 contêm os resultados de resistência à compressão do corpo de prova

individualmente com 07 e 28 dias respectivamente.

Tabela 01: Classe de resistência.

Classe de

resistência Grupo 1

Resistência

característica à

compressão (MPa)

Classe de

resistência Grupo 2

Resistência

característica à

compressão (MPa)

C20 20 C55 55

C25 25 C60 60

C30 30 C70 70

C35 35 C80 80

C40 40 C90 90

C45 45 C100 100

C50 50

Fonte: ABNT NBR 8953:2015.

Tabela 02: Resultado de resistência à compressão individualmente de cada corpo de prova e sua média.

Resistência à Compressão (MPa)

Corpo de Prova 07 dias 28 dias

CP 01 13,40 20,97

CP 02 14,07 20,45

CP 03 14,31 22,60

CP 04 15,69 23,58

CP 05 14,41 21,47

CP 06 13,80 22,58

MÉDIA 14,28 21,94

Fonte: Elaborado pela autora.

12

Figura 08 - Resultado de resistência a compressão individualmente de cada corpo de prova e sua média.

Fonte: Elaborado pela autora.

A figura 09 mostra o corpo de prova após o ensaio de resistência a compressão.

Figura 09 - Corpo de prova cilíndrico após ensaio de compressão.

Fonte: Elaborado pela autora.

4.2 Espalhamento (SF)

De acordo com a NBR 15823-2:2017 o resultado do ensaio é o espalhamento (SF)

do concreto, obtido pela média aritmética de duas medidas perpendiculares do diâmetro, em

milímetros (mm).

As duas medidas realizadas tiveram a mesma dimensão de 750 mm, tendo como

média aritmética 750 mm. Foi classificado como SF 2 adequada para a maioria das

0

5

10

15

20

25

13

aplicações correntes, como por exemplo paredes, vigas, pilares e outras, como apresentado

na tabela 03 a seguir.

Tabela 03: Classe de espalhamento.

Classe de

espalhamento

Espalhamento

(mm)

Aplicação Exemplos

SF 1 550 – 650 Estruturas não armadas ou com baixa

taxa de armadura e embutidos, cuja

concretagem é realizada a partir do

ponto mais alto com deslocamento

livre.

Concreto auto-adensável bombeado,

estruturas que exigem uma curta

distância de espalhamento horizontal

do concreto auto-adensável.

Lajes,

revestimentos de

túneis, estacas,

certas fundações

profundas.

SF 2 660 – 750 Adequada para a maioria das

aplicações correntes.

Paredes, vigas,

pilares e outras.

SF 3 760 - 850 Estruturas com alta densidade de

armadura e/ou de forma

arquitetônica complexa, com o uso

de concreto com agregado graúdo de

pequenas dimensões (menor que

12,5 mm).

Pilares-paredes,

paredes

diafragma,

pilares.

Fonte: ABNT NBR 15823-2:2017.

4.3 Tempo de Escoamento (t 500)

De acordo com a NBR 15823-2:2017 o resultado do ensaio (t 500) é o intervalo de

tempo, em segundos, entre o início e o final do escoamento do concreto, a partir do diâmetro

do molde (200 mm) até a marca circular de diâmetro 500 mm da placa-base.

O tempo medido foi de 2,15 segundos sendo um tempo superior a 2 segundos,

portanto é classificado como VS 2 adequado para a maioria das aplicações correntes.

Apresenta efeito tixotrópico que acarreta menor pressão sobre as fôrmas e melhor resistência

à segregação. Efeitos negativos podem ocorrer na superfície de acabamento (ar aprisionado),

14

nos preenchimentos de cantos e interrupções ou demora entre sucessivas camadas, como por

exemplo vigas, pilares e outras. (Como apresentado a seguir na tabela 04).

Tabela 04: Classe de viscosidade.

Classe

viscosidade

plástica aparente

T500

(s)

Aplicação Exemplos

VS 1 ≤ 2 Adequado para elementos estruturais com

alta densidade de armadura embutidos,

mas exige controle da exsudação e da

segregação. Concretagens realizadas a

partir do ponto mais alto com

deslocamento livre.

Lajes, paredes

diafragma,

pilares-paredes,

indústria de pré-

moldado e

concreto aparente.

VS 2 > 2 Adequado para a maioria das aplicações

correntes. Apresenta efeito tixotrópico

que acarreta menor pressão sobre as

fôrmas e melhor resistência à segregação.

Efeitos negativos podem ocorrer na

superfície de acabamento (ar

aprisionado), no preenchimentos de

cantos e interrupções ou demora entre

sucessivas camadas.

Vigas, pilares e

outras.

Fonte: ABNT NBR 15823-2:2017.

4.4 Índice de Estabilidade Visual (IEV)

De acordo com a NBR 15823-2:2017 o resultado do ensaio (IEV) é o índice de

estabilidade visual, determinado visualmente pela análise do concreto imediatamente após o

termino do escoamento.

Foi classificado como IEV 0 (Altamente estável) sem evidência de segregação ou

exsudação, como apresentado a seguir na tabela 05.

15

Tabela 05: Classes de índice de estabilidade visual (IEV)

Classe IEV

IEV 0 (Altamente estável) Sem evidência de segregação ou exsudação.

IEV 1 (Estável) Sem evidência de segregação e leve exsudação.

IEV 2 (Instável) Presença de pequena auréola de argamassa (≤ 10 mm) e/ou

empilhamento de agregados no centro do concreto.

IEV 3 (Altamente Instável) Segregação claramente evidenciada pela concentração de

agregados no centro do concreto ou pela dispersão de

argamassa nas extremidades (auréola de argamassa > 10

mm).

Fonte: ABNT NBR 15823-2:2017.

5. CONCLUSÃO

De acordo com os estudos realizados ao longo do trabalho, conclui-se que o CAA

ainda precisa muito ser estudado, porém é possível verificar que sua aplicação em partes

estruturais é muito vantajosa devido às suas características tais como a fluidez e viscosidade

elevada, resistência à segregação, consistência e sua trabalhabilidade no seu estado fresco.

Sua aplicação demanda menos tempo se comparado ao CCV, pois o mesmo não necessita

de adensamento, e o seu preenchimento ocorre de forma uniforme conseguindo alcançar toda

área necessária para concretagem.

De acordo com o programa experimental conclui-se que as propriedades reológicas

são muito complexas, pois podem ser influenciadas por diversos fatores como por exemplo,

a relação água/cimento, a presença ou não de aditivos, o tipo de cimento utilizado nos

ensaios, as condições de mistura, entre outros.

Os ensaios realizados tiveram resultados satisfatórios visto que com relação ao ensaio

de compressão de corpos de prova cilíndrico atingiu-se a resistência mínima pela NBR

8953/2015, obtendo assim, um concreto de boa qualidade sendo classificado como grupo 1

e classe C20 podendo ser utilizado para fins estruturais.

É interessante destacar que os resultados apresentados no presente trabalho ainda são

restritos, quando analisado a grande complexidade presente nos ensaios. Observa-se que são

necessárias mais pesquisas para caracterização dos aspectos reológicos dos CAA, visto que

possui uma diversidade de materiais que podem ser utilizados para substituição ou para

composição do traço unitário.

16

6. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

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