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UNIVERSIDADE ESTADUAL DE FEIRA DE SANTANA
DEPARTAMENTO DE TECNOLOGIA
CURSO
DOSAGEM DE CONCRETOS UTILIZANDO A
FERRAMENTA COMPUTACIONAL BETONLAB
DE CASO PARA CONCRETO RECICLADO
UNIVERSIDADE ESTADUAL DE FEIRA DE SANTANA
DEPARTAMENTO DE TECNOLOGIA
CURSO DE ENGENHARIA CIVIL
RAFAEL ARAÚJO DE SOUSA
DOSAGEM DE CONCRETOS UTILIZANDO A
FERRAMENTA COMPUTACIONAL BETONLAB
DE CASO PARA CONCRETO RECICLADO
Feira de Santana- BA
Setembro/2011
UNIVERSIDADE ESTADUAL DE FEIRA DE SANTANA
DEPARTAMENTO DE TECNOLOGIA
DOSAGEM DE CONCRETOS UTILIZANDO A
FERRAMENTA COMPUTACIONAL BETONLAB: ESTUDO
DE CASO PARA CONCRETO RECICLADO
RAFAEL ARAÚJO DE SOUSA
DOSAGEM DE CONCRETOS UTILIZANDO A
FERRAMENTA COMPUTACIONAL BETONLAB: ESTUDO
DE CASO PARA CONCRETO RECICLADO
Monografia apresentada à disciplina Projeto
Final II do Curso de Engenharia Civil, da
Universidade Estadual de Feira de Santana,
como parte dos requisitos para obtenção do
grau de Bacharel em Engenharia Civil.
Orientador: Prof. Dr.Sc. Koji de Jesus
Nagahama
Co-Orientadora: Profª. Drª.Sc. Cintia Maria
Ariani Fontes
Feira de Santana - BA
Setembro/2011
RAFAEL ARAÚJO DE SOUSA
DOSAGEM DE CONCRETOS UTILIZANDO A FERRAMENTA COMPUTACIONAL BETONLAB: ESTUDO
DE CASO PARA CONCRETO RECICLADO
Esta monografia foi julgada e aprovada como parte dos requisitos para a obtenção do título de Bacharel em Engenharia Civil pela Universidade Estadual de Feira de Santana.
Feira de Santana, 13 de setembro de 2011.
APROVADA POR: ________________________________________________________ Prof. Dr. Sc. Koji de Jesus Nagahama (Orientador) Universidade Estadual de Feira de Santana _________________________________________________________ Profª. Dra. Sc. Cintia Maria Ariani Fontes (Co-Orientadora) Universidade Estadual de Feira de Santana _________________________________________________________ Profª. Dra. Sc. Mônica Batista Leite (Examinadora) Universidade Estadual de Feira de Santana
_________________________________________________________ Eng. M.Sc. Jodilson Amorim Carneiro (Examinador) Universidade Estadual de Feira de Santana
AGRADECIMENTOS
Primeiramente a Deus, pelo dom da vida, e por sempre guiar os meus caminhos.
Aos meus pais, Miguel e Ruth, por terem me ensinado que gratidão, humildade, respeito,
honestidade, vontade de vencer e amor a Deus e ao próximo são os maiores valores que um
homem pode ter. Vocês são simplesmente tudo o que sempre precisei em minha vida.
À minha família, em especial aos meus avôs, Maria, Nucila, Albino e Miguel, pelas orações.
À minha irmã, Milena, pela cumplicidade de todos os momentos. O tempo que moramos
juntos me fez aprender que as pessoas precisam respeitar e amar as diferenças dos outros.
Você é a minha maior companheira.
À minha namorada, Fabiana, por me ensinar que posso qualquer coisa, e para isso, basta eu
ter vontade, e lutar.
Aos professores, e meus orientadores, Koji e Cintia, pela excelente orientação, confiança
depositada em mim, ensinamentos, apoio, amizade, paciência, e por estarem sempre dispostos
a me ajudar. Não teria conseguido sem a sua ajuda.
Aos amigos verdadeiros que fiz nessa universidade, e por todos os momentos que passamos
juntos. Minha caminhada foi muito mais serena, e feliz, por causa de vocês. Levarei vocês em
meu coração, para onde quer que eu vá.
À Professora Mônica, pelo auxílio em parte da fase laboratorial do meu trabalho.
Aos professores do curso de Engenharia Civil da Universidade Estadual de Feira de Santana,
pela amizade, ensinamentos e exemplo de profissionalismo.
Aos amigos do Mestrado, Jodilson, Adolfo e João, pelo companheirismo nos intermináveis
ensaios de caracterização no laboratório.
Ao Laboratório de Estruturas da COPPE/UFRJ, pela contribuição na realização de alguns
ensaios e pela presteza em disponibilizar o Betonlab Pro.
Aos técnicos do Laboratório de Materiais de Construção (LABOTEC) da UEFS, pela ajuda.
A todos que fizeram parte da minha história na UEFS, e me ajudaram direta ou indiretamente
para a realização deste trabalho.
RESUMO
Diversos são os métodos de dosagem de concreto, sejam para concretos convencionais, auto-
adensáveis e de alto desempenho. Todavia, cada metodologia de dosagem apresenta suas
respectivas restrições. Surge então, uma ferramenta computacional, com o objetivo de dosar
concretos, denominada Betonlab Pro, cuja fundamentação teórica se dá através de um modelo
denominado de MEC (Modelo do Empacotamento Compressível), desenvolvido por De
Larrard (1999). Nesse trabalho, procurou-se verificar a potencialidade dessa ferramenta de
dosagem, para concretos convencionais. Como não há ainda uma metodologia para dosar
concretos contendo agregados reciclados de resíduos de construção e demolição (RCD),
verificou-se, também, a potencialidade do software para a dosagem desse tipo de concreto,
com substituição de 100% dos agregados naturais (miúdo e graúdo) por agregados de RCD.
Os resultados mostraram que o Betonlab Pro é preciso para a dosagem de concretos
convencionais e com agregados de RCD, apresentando boas correlações entre os resultados
teóricos e práticos.
Palavras-Chave: dosagem, Modelo do Empacotamento Compressível, concreto, Betonlab
Pro
ABSTRACT
There are several methods for proportion for conventional, self compact and high
performance concrete. However, each method has its respective restrictions. A computational
tool, Betonlab Pro, based in a packing model denominated CPM (Compressible Packing
Model), developed by De Larrard (1999).was used.The aim of this study was to evaluate the
potential of this proportioning tool for conventional concrete. The absence of a proportioning
method for concrete containing recycled aggregate of construction and demolition waste
(CDW) allows verification of the software´s capability when used to proportioning this type
of concrete, with 100% replacement of natural aggregates (fine and coarse) aggregates of
RCD. The results demonstrated that the Betonlab Pro is a good proportioning tool when used
with conventional and recycled concrete. It presents good agreement between theoretical and
practical results.
Key words: proportioning, Compressible Packing Model, concrete, Betonlab Pro
LISTA DE FIGURAS
Figura 3.1 - Empacotamento virtual de partículas cúbicas .................................................................................... 24
Figura 3.2 - Misturas binárias com diferentes dominâncias: classe 1 dominante (a) e classe 2 dominante (b) ..... 25
Figura 3.3 - Efeito do afastamento ........................................................................................................................ 26
Figura 3.4 - Efeito de parede ................................................................................................................................. 26
Figura 3.5 - Fases do empacotamento durante o ensaio de demanda de água ....................................................... 29
Figura 3.6 - Fases do empacotamento ................................................................................................................... 30
Figura 3.7 - Cilindro e pistão para o ensaio de compactação ................................................................................ 31
Figura 3.8 – Criação do registro dos materiais ...................................................................................................... 32
Figura 3.9 – Escolha do tipo de material a ser inserido e do seu número de classes granulométricas................... 33
Figura 3.10 – Formação do banco de dados do cimento: informações (a) e composição (b) ................................ 34
Figura 3.11 - Formação do banco de dados do cimento: resistência à compressão, massa específica e ponto de
saturação (a) e granulometria (b) ........................................................................................................................... 35
Figura 3.12 - Formação do banco de dados do cimento: compacidade experimental com o superplastificante e
sem o superplastificante ........................................................................................................................................ 36
Figura 3.13 – Formação do banco de dados do agregado miúdo: informações do agregado (a); massa específica,
absorção de água e parâmetros “p” e “q” (b) ....................................................................................................... 37
Figura 3.14 - Formação do banco de dados do agregado miúdo: granulometria (a) e compacidade experimental
(b) .......................................................................................................................................................................... 38
Figura 3.15 - Formação do banco de dados do agregado graúdo: informações do agregado (a); massa específica,
absorção de água e parâmetros “p” e “q” (b) ....................................................................................................... 39
Figura 3.16 - Formação do banco de dados do agregado graúdo:granulometria (a) e compacidade experimental
(b) .......................................................................................................................................................................... 39
Figura 3.17 – Formação do banco de dados do aditivo superplastificante: informações, massa específica e teor de
sólidos.................................................................................................................................................................... 40
Figura 3.18 – Calibração dos parâmetros “p” e “q” dos agregados naturais........................................................ 41
Figura 3.19 – Escolha dos materiais constituintes da mistura ............................................................................... 42
Figura 3.20 – Definição dos parâmetros a serem calculados pelo Betonlab .......................................................... 43
Figura 3.21 – Simulação do traço inicial e otimizado no Betonlab ....................................................................... 43
Figura 4.1 – Configuração do ensaio do Funil de Marsh ....................................................................................... 46
Figura 4.2 – Posição do pistão antes (a) e depois (b) do ensaio de compactação .................................................. 48
Figura 4.3 – Resultado do ensaio de ponto de saturação ....................................................................................... 50
Figura 4.4 – Curva granulométrica do cimento ..................................................................................................... 51
Figura 4.5 - Curva granulométrica do agregado miúdo ......................................................................................... 53
Figura 4.6 - Curva granulométrica do agregado graúdo ........................................................................................ 54
Figura 4.7 – Leitura do abatimento do tronco de cone .......................................................................................... 55
Figura 4.8 – Adensamento dos corpos-de-prova ................................................................................................... 56
Figura 4.9 – Corpos-de-prova capeados ................................................................................................................ 57
Figura 4.10 - Configuração do ensaio de resistência à compressão axial: antes do ensaio (a) e depois do ensaio
(b) .......................................................................................................................................................................... 57
Figura 5.1 – Proporção final (em kg/m³) dos materiais constituintes do concreto ................................................ 59
Figura 5.2 – Comparação entre a granulometria do concreto dosado e uma granulometria contínua ................... 60
Figura 5.3 – Ensaio de abatimento realizado na mistura: vista frontal (a) e vista superior (b) .............................. 61
Figura 5.4 - Limites de resistência à compressão aos 07 dias ............................................................................... 63
Figura 5.5 - Limites de resistência à compressão aos 28 dias ............................................................................... 63
Figura 6.1 – Curva granulométrica do agregado miúdo RCD ............................................................................... 65
Figura 6.2 – Configuração do ensaio de absorção de água para os agregados de RCD ........................................ 66
Figura 6.3 – Curva de absorção do agregado miúdo de RCD ............................................................................... 68
Figura 6.4 – Curva granulométrica do agregado graúdo RCD .............................................................................. 70
Figura 6.5 – Configuração do ensaio de massa específica do agregado graúdo reciclado: retirada das bolhas de ar
através da bomba de vácuo (a) e conjunto picnômetro + agregado + água + placa de vidro (b) ........................... 72
Figura 6.6 – Curva de absorção do agregado graúdo de RCD ............................................................................... 73
Figura 6.7 - Calibração dos parâmetros “p” e “q” dos agregados reciclados ....................................................... 75
Figura 6.8 - Proporção final (em kg/m³) dos materiais constituintes do concreto reciclado ................................. 76
Figura 6.9 – Granulometria do concreto reciclado, gerada no Betonlab Pro ........................................................ 77
Figura 6.10 – Abatimento da mistura .................................................................................................................... 78
Figura 6.11 – Limites de resistência à compressão aos 07 dias ............................................................................. 79
Figura 6.12 – Limites de resistência à compressão aos 28 dias ............................................................................. 79
LISTA DE TABELAS
Tabela 3.1 - Índice k para diferentes protocolos de empacotamento ..................................................................... 27
Tabela 3.2 – Ensaios necessários para a formação do banco de dados do Betonlab Pro ...................................... 28
Tabela 4.1 – Teor de sólidos e massa específica do aditivo .................................................................................. 49
Tabela 4.2 – Características físico-químicas e mecânicas do cimento, e compacidade experimental ................... 52
Tabela 4.3 – Caracterização física do agregado miúdo e compacidade experimental ........................................... 53
Tabela 4.4 – Caracterização física do agregado graúdo e compacidade experimental .......................................... 54
Tabela 4.5 – Consumo (kg/m³) dos materiais constituintes dos concretos e resistência à compressão para a
calibração dos parâmetros “p” e “q” dos agregados ............................................................................................ 58
Tabela 4.6 – Resultado da calibração dos parâmetros “p” e “q” dos agregados naturais ...................................... 58
Tabela 5.1 – Valores de abatimento ...................................................................................................................... 60
Tabela 5.2 – Resultados experimentais e teóricos de resistência à compressão axial do concreto ........................ 62
Tabela 6.1 - Módulo de finura e dimensão máxima do agregado miúdo de RCD ................................................. 64
Tabela 6.2 – Massa específica do agregado miúdo RCD ...................................................................................... 65
Tabela 6.3 – Resultado do ensaio de absorção do agregado miúdo de RCD ......................................................... 67
Tabela 6.4 –Compacidade experimental do agregado miúdo RCD ....................................................................... 69
Tabela 6.5 - Módulo de finura e dimensão máxima do agregado graúdo RCD ..................................................... 69
Tabela 6.6 - Massa específica do agregado graúdo RCD ...................................................................................... 72
Tabela 6.7 – Resultado do ensaio de absorção do agregado miúdo de RCD ......................................................... 73
Tabela 6.8 – Compacidade experimental do agregado graúdo RCD ..................................................................... 74
Tabela 6.9 – Consumo (kg/m³) dos materiais constituintes dos concretos e resistência à compressão para a
calibração dos parâmetros “p” e “q” dos agregados reciclados ........................................................................... 74
Tabela 6.10 – Resultado da calibração dos parâmetros “p” e “q” dos agregados reciclados ............................... 75
Tabela 6.11 – Valores de abatimento .................................................................................................................... 77
Tabela 6.12 – Resultados experimentais e teóricos de resistência à compressão axial do concreto reciclado ...... 78
SUMÁRIO
1 INTRODUÇÃO .......................................................................................... 12
1.1 OBJETIVOS .............................................................................................................. 13
1.1.1 Objetivo Geral .................................................................................................... 13
1.1.2 Objetivos Específicos ......................................................................................... 14
1.2 ESTRUTURA DA MONOGRAFIA ......................................................................... 14
2 MÉTODOS PARA DOSAGEM DE CONCRETO CONVENCIONAL16
2.1 MÉTODO DO IPT/EPUSP (HELENE E TERZIAN, 1992) ..................................... 16
2.1.1 Requisitos para a dosagem ................................................................................. 16
2.1.2 Conceitos importantes do método ...................................................................... 17
2.1.3 Metodologia experimental .................................................................................. 17
2.1.4 Vantagens do método ......................................................................................... 18
2.1.5 Desvantagens do método .................................................................................... 19
2.2 MÉTODO DO ACI/ABCP (RODRIGUES, 1995) .................................................... 19
2.2.1 Requisitos para a dosagem ................................................................................. 19
2.2.2 Conceitos importantes do método ...................................................................... 20
2.2.3 Metodologia experimental .................................................................................. 20
2.2.4 Vantagens do Método ......................................................................................... 21
2.2.5 Desvantagens do Método ................................................................................... 21
3 FERRAMENTA COMPUTACIONAL BETONLAB PRO ................... 23
3.1 MODELO DO EMPACOTAMENTO COMPRESSÍVEL DE PARTÍCULAS
GRANULARES (MEC) ........................................................................................................... 23
3.1.1 Empacotamento Virtual ...................................................................................... 23
3.1.2 Empacotamento Real .......................................................................................... 26
3.2 PROPRIEDADES NECESSÁRIAS DOS MATERIAIS UTILIZADOS PARA A
FORMAÇÃO DO BANCO DE DADOS DO BETONLAB PRO ............................................ 28
3.2.1 Ponto de saturação e compatibilidade com o cimento ........................................ 28
3.2.2 Compacidade experimental do cimento ............................................................. 29
3.2.3 Compacidade experimental de empacotamento dos agregados ......................... 30
3.2.4 Parâmetros “p” e “q” dos agregados .................................................................. 31
3.3 PASSO-A-PASSO DE DOSAGEM UTILIZADO NO BETONLAB PRO ............... 32
3.3.1 Formação dos registros dos materiais ................................................................. 32
3.3.2 Composição do banco de dados do cimento ....................................................... 34
3.3.3 Composição do banco de dados do agregado miúdo .......................................... 36
3.3.4 Composição do banco de dados do agregado graúdo ......................................... 38
3.3.5 Composição do banco de dados do aditivo químico .......................................... 40
3.3.6 Calibração dos parâmetros “p” e “q” ................................................................ 40
3.3.7 Etapa de dosagem do concreto ........................................................................... 42
4 MATERIAIS E MÉTODOS ...................................................................... 45
4.1 MATERIAIS .............................................................................................................. 45
4.1.1 Procedimentos para determinação das propriedades dos materiais .................... 45
4.1.2 Resultados dos ensaios de caracterização ........................................................... 49
4.2 MÉTODOS ................................................................................................................ 54
4.2.1 Procedimento de mistura do concreto ................................................................ 55
4.2.2 Ensaio de abatimento do tronco de cone ............................................................ 55
4.2.3 Moldagem, adensamento e cura dos corpos-de-prova ........................................ 56
4.2.4 Ensaio de resistência à compressão .................................................................... 56
4.2.5 Determinação dos parâmetros “p” e “q” ........................................................... 57
5 APRESENTAÇÃO E ANÁLISE DOS RESULTADOS ......................... 59
5.1 ABATIMENTO ......................................................................................................... 60
5.2 RESISTÊNCIA À COMPRESSÃO .......................................................................... 61
6 ESTUDO DE CASO: RCD ........................................................................ 64
6.1 CARACTERIZAÇÃO DOS MATERIAIS ............................................................... 64
6.1.1 Agregado miúdo ................................................................................................. 64
6.1.2 Agregado graúdo ................................................................................................ 69
6.1.3 Determinação dos parâmetros “p” e “q” dos agregados de RCD ..................... 74
6.2 DOSAGEM DOS CONCRETOS RECICLADOS .................................................... 75
6.3 RESULTADOS ......................................................................................................... 76
6.3.1 Abatimento do tronco de cone ............................................................................ 76
6.3.2 Resistência à compressão ................................................................................... 78
7 CONCLUSÕES .......................................................................................... 81
8 SUGESTÕES PARA TRABALHOS FUTUROS .................................... 83
12
1 INTRODUÇÃO
O concreto é o material mais utilizado na construção civil. Os primeiros a serem
produzidos pela humanidade eram compostos por cimento Portland, agregado miúdo,
agregado graúdo e água, cujas resistências à compressão dificilmente ultrapassavam o valor
de 10 MPa (FORMAGINI, 2005).
Com a exigência do mercado da construção civil, estruturas mais esbeltas tem sido
criadas. Tais estruturas demandam concretos mais resistentes, novos mecanismos de
lançamento e adensamento, bem como, buscam atender aos critérios de durabilidade impostos
para cada caso. Por isso, esse material vem sendo alvo de pesquisas de modo a acompanhar
todo esse desenvolvimento na área da construção sem perder a competitividade. Segundo
Boggio (2000), há um consenso quanto a sua viabilidade econômica e capacidade de
aplicação técnica. Esses fatores justificam o interesse permanente em pesquisas cujo objetivo
é o aperfeiçoamento desse material, por meio da melhoria de suas propriedades quanto à
trabalhabilidade, resistência mecânica e durabilidade.
Para cada aplicação, torna-se necessário que o concreto atenda a determinados
parâmetros no estado fresco, os quais garantam adequados lançamento e adensamento, e no
estado endurecido, propriedades suficientemente coerentes às solicitações estruturais,
atendendo, simultaneamente, aos requisitos de durabilidade. Por exemplo, para concretos
auto-adensáveis, é importantíssimo haver fluidez e coesão suficientes para o material se
acomodar, através de seu peso próprio, por entre as fôrmas e armaduras da estrutura sem a
necessidade de vibração, e sem segregar. Isso indica que o mercado tem demandado concretos
cada vez mais distintos, e devido a esse fato, devem ser dosados de maneira adequada.
Dosar concreto adequadamente significa utilizar materiais (naturais ou não) cujas
características e proporcionamento, incorporem à mistura, as propriedades necessárias para
cada caso. Para isso, é importante a utilização de métodos de dosagem adequados a cada
situação. Existem diversas metodologias para dosagem de concretos, como por exemplo, os
métodos da Associação Brasileira de Cimento Portland (ABCP) e do Instituto de Pesquisas
Tecnológicas/Escola Politécnica da Universidade de São Paulo (IPT/EPUSP). Conhecidos
como tradicionais, dosam concretos com resistência de até 50 MPa, de forma econômica. Para
a dosagem de concretos compreendidos em faixas de resistências maiores, tornam-se
inviáveis economicamente. É importante ressaltar que essas metodologias tradicionais foram
13
desenvolvidas para a dosagem com a utilização de materiais naturais, sendo restritas à
utilização de materiais não naturais (como aditivos e adições, os quais estão recebendo
atenção especial ultimamente).
Há também alguns métodos para dosagem de concretos de alta resistência, como o de
Aïtcin, o qual, segundo Formagini (2005), é capaz de dosar concretos compreendidos na faixa
entre 50 e 140 MPa, além de levar em consideração, diferentemente dos métodos citados
anteriormente, os efeitos da inserção da sílica ativa e do aditivo plastificante na mistura.
Porém, não é adequado para a dosagem de concretos nos quais sejam incorporados outros
materiais, como cinza volante e resíduos de construção e demolição (RCD), e para concretos
de resistências compreendidas fora da faixa citada.
Dos métodos citados, todos apresentam restrições quanto ao tipo de concreto a ser
dosado. Porém, há o Modelo de Empacotamento Compressível (MEC), proposto por De
Larrard (1999), o qual:
[...] é estruturado dentro de um quadro teórico científico solidamente estabelecido. Sua eficiência foi comprovada para diferentes tipos de concreto. Com essa formulação, podem ser dosados, dentre outros, concretos de resistência normal, de alto desempenho, com pós-reativos, jateados, auto-adensáveis, compactados a rolo e de diferentes densidades (FORMAGINI, 2005, p. 4).
Além de ser uma metodologia para a dosagem de concreto, pode ser implementada
computacionalmente, a exemplo do programa Betonlab Pro, desenvolvido no Laboratoire
Central des Ponts et Chaussees (LCPC) com base no MEC.
O Betonlab Pro é um simulador para diferentes composições de misturas, com o propósito de selecionar de maneira adequada os materiais para atender às propriedades desejadas do concreto, tanto no estado fresco quanto após o endurecimento (CORDEIRO, 2006, p. 284).
Nesse trabalho foi verificada a potencialidade desse simulador de misturas, através da
validação experimental dos valores simulados no programa (valores teóricos).
1.1 OBJETIVOS
1.1.1 Objetivo Geral
O objetivo principal desse trabalho é utilizar a ferramenta computacional Betonlab Pro
para dosar concreto, validando experimentalmente os valores teóricos simulados no programa.
14
1.1.2 Objetivos Específicos
Os objetivos específicos desse trabalho são:
a) Estudar os princípios fundamentais do modelo do empacotamento
compressível;
b) Demonstrar a precisão da ferramenta, através da correlação entre algumas das
mesmas propriedades obtidas do concreto, simuladas no Betonlab Pro, e as
propriedades da mistura experimental (neste trabalho foram verificados o
abatimento do tronco de cone e a resistência à compressão);
c) Realizar um estudo de caso, verificando a potencialidade do software para a
dosagem de concreto reciclado, com substituição de 100% dos agregados
naturais (miúdo e graúdo) por agregados de RCD.
1.2 ESTRUTURA DA MONOGRAFIA
No primeiro capítulo é realizada uma introdução à pesquisa, comentando sobre a
evolução do concreto, ressaltando-se algumas das aplicações desse material, as quais
justificam a necessidade crescente de se desenvolver novas metodologias de dosagem para
que o material alcance as propriedades desejadas. São descritos também os objetivos geral e
específicos desse trabalho.
O segundo capítulo discorre sobre duas metodologias para a dosagem de concretos
convencionais: os métodos do IPT/EPUSP e da ABCP, abordando seus principais conceitos,
caracterização preliminar do cimento e agregados, solicitações de projeto, metodologia
experimental de dosagem e algumas considerações sobre cada um desses métodos.
Para a dosagem de concretos com a utilização do Betonlab Pro é necessário
caracterizar os materiais os quais farão parte da mistura, para a composição do banco de
dados do programa, e posterior otimização, para atender as propriedades almejadas para o
concreto. O capítulo três apresenta o MEC (metodologia que fundamenta o programa), as
metodologias de caracterização de todos os materiais que serão utilizados (cimento, agregados
e aditivos) e o passo-a-passo de utilização do programa para realizar a dosagem.
O capítulo quatro apresenta os resultados dos ensaios de caracterização dos materiais.
15
O capítulo cinco apresenta os resultados experimentais dos ensaios realizados no
concreto dosado, correlacionando-os com os resultados teóricos referentes às mesmas
propriedades simuladas no Betonlab Pro.
No capítulo seis é realizado um estudo de caso: Dosagem de concreto reciclado com
100% de agregados miúdo e graúdo de RCD. Verifica-se, com esse estudo de caso, a
potencialidade do Betonlab Pro para a dosagem de concretos com a utilização do RCD.
No último capítulo serão apresentadas as conclusões sobre esse trabalho.
16
2 MÉTODOS PARA DOSAGEM DE CONCRETO CONVENCIONAL
Dosar concreto é encontrar o proporcionamento adequado entre os materiais da
mistura (cimento, água, agregados, aditivos e adições), com o propósito de se alcançar
determinadas propriedades (tanto no estado fresco como no estado endurecido), previstas em
projeto, e com o menor custo possível.
Existem diversas metodologias para dosagem de concretos, sejam convencionais, de
alta resistência ou auto-adensáveis. Este capítulo tem como finalidade abordar duas
metodologias para dosagem de concretos convencionais, objeto desse estudo.
2.1 MÉTODO DO IPT/EPUSP (HELENE E TERZIAN, 1992)
Esse método foi desenvolvido pelo IPT (Instituto de Pesquisas Tecnológicas) e pela
EPUSP (Escola Politécnica da Universidade de São Paulo). É uma metodologia experimental,
e por apresentar um simples processo de proporcionamento dos materiais constituintes da
mistura, é bastante utilizado no Brasil.
2.1.1 Requisitos para a dosagem
Para a dosagem adequada de um concreto, é necessário conhecer as características dos
materiais os quais constituirão a mistura, bem como, deve-se saber a situação sob a qual o
concreto será submetido. Os requisitos necessários para a dosagem são, segundo Helene e
Terzian (1992):
a) Tipo, classe e nível de resistência à compressão, aos 28 dias, do cimento;
b) Granulometria, massa unitária, massa específica e coeficiente de inchamento
do agregado miúdo;
c) Granulometria, dimensão máxima característica, massa unitária e massa
específica do agregado graúdo;
d) Resistência característica do concreto à compressão de projeto (fck);
e) Escolha da dimensão máxima característica do agregado graúdo;
f) Escolha da consistência do concreto;
17
g) Determinação da relação água/cimento (a/c) para corresponder aos requisitos
de durabilidade de cada caso;
h) Estimativa de perda de argamassa do concreto devido ao sistema de transporte
e lançamento (varia em geral entre 2 e 4%).
2.1.2 Conceitos importantes do método
Para o desenvolvimento do método torna-se fundamental saber que:
a) A relação água/cimento (a/c) é o parâmetro de maior relevância para concretos
estruturais;
b) A economia do concreto é diretamente proporcional ao aumento da dimensão
máxima característica do agregado graúdo e ao menor abatimento do tronco de
cone;
c) As Leis de Abrams, Lyse e Molinari são denominadas de “Leis de
Comportamento”;
d) É possível criar um diagrama de dosagem (conhecido como modelo de
comportamento), o qual correlaciona, para concretos dosados com os mesmos
materiais, a resistência à compressão (fcj), em determinada idade (em MPa),
com o consumo de cimento (C) em Kg/m³; resistência à compressão com a
relação a/c; a relação a/c com o consumo de agregados secos (m) em kg; e o
consumo de agregados secos com o consumo de cimento, em kg.
2.1.3 Metodologia experimental
Essa metodologia é realizada com o propósito de traçar o diagrama de dosagem para o
concreto. As etapas de dosagem são:
a) Ensaios de caracterização dos materiais constituintes;
b) Determinação da relação água/cimento, através de equações apresentadas por
Helene e Terzian (1992), as quais correlacionam a resistência à compressão
para diferentes idades e a relação a/c, para diversos tipos de cimento;
18
c) Determinação do teor de argamassa seca, através de tentativas e observações
práticas, a partir da utilização de um traço de referência, sugerido por Helene e
Terzian (1992) como sendo 1:5 (cimento: agregados secos totais, em massa);
d) Determinação dos traços auxiliares (1:3,5 e 1:6,5). Deve-se ressaltar que, para
obter esses novos traços, deve-se fixar o mesmo abatimento e o teor de
argamassa do traço 1:5, para traçar o diagrama de dosagem.
Obtidos os três traços, devem ser realizadas as misturas experimentais para efetuar as
seguintes determinações:
a) Relação água/cimento, para alcançar o abatimento desejado;
b) Consumo de cimento por metro cúbico de concreto;
c) Massa específica do concreto no estado fresco;
d) Abatimento do tronco de cone;
e) Resistência à compressão nas idades desejadas, através da moldagem e ruptura
de corpos-de-prova.
Após essas determinações, traça-se o diagrama de dosagem para a família de concretos
estudada.
2.1.4 Vantagens do método
a) O método necessita de poucos ensaios de caracterização dos agregados, e
possibilita a utilização de diversos materiais, ocasionando a aplicação do
método quase que sem restrições, até para concretos de alta resistência
(BOGGIO, 2000; ALVES, 2000);
b) O diagrama de dosagem obtido mostra o modelo de comportamento de um
concreto dosado com determinados materiais, para um dado abatimento, dentro
de uma faixa de referência, ou seja, não é necessário repetir o processo de
dosagem experimental para se obter o traço, consumo de cimento e relações a/c
para concretos compreendidos nessa faixa (ALVES, 2000);
c) O teor de argamassa obtido experimentalmente evita uma dosagem com muita
ou pouca argamassa.
19
2.1.5 Desvantagens do método
a) O fato da obtenção do teor de argamassa ideal ser feito de maneira
experimental, faz com que dependa exclusivamente da experiência do
responsável pela dosagem, o que pode acarretar erros;
2.2 MÉTODO DO ACI/ABCP (RODRIGUES, 1995)
Esse método de dosagem, formulado pela ABCP, foi desenvolvido a partir dos
métodos do American Concrete Institute (ACI) e do Portland Cement Institute (PCI), com
adaptações às características e condições brasileiras. É um método fundamentado em
metodologias experimentais, e adaptado, segundo Rodrigues (1995), a agregados miúdos e
graúdos enquadrados pela NBR 7211 (ABNT, 2005), devido ao fato de serem os mais
utilizados na elaboração de concretos no Brasil.
2.2.1 Requisitos para a dosagem
Para se realizar uma dosagem de forma adequada, é de fundamental importância ter
conhecimento de algumas propriedades dos materiais constituintes da mistura, bem como,
devem ser previstas as condições da obra e exigências de projeto. Os requisitos necessários
para essa metodologia de dosagem, segundo Rodrigues (1995), são:
a) Tipo, massa específica e nível de resistência, aos 28 dias, do cimento;
b) Massa específica e análise granulométrica do agregado miúdo;
c) Massa específica, análise granulométrica e massa unitária compactada do
agregado graúdo;
d) Resistência característica à compressão de projeto do concreto (fck);
e) Escolha da dimensão máxima característica do agregado graúdo;
f) Escolha da consistência do concreto (medida através do abatimento do tronco
de cone);
g) Condições de exposição ou finalidade da obra (durabilidade requerida), fator
preponderante para a determinação, por exemplo, da relação a/c e do tipo de
cimento.
20
2.2.2 Conceitos importantes do método
O método em questão considera alguns conceitos como fundamentais para o bom
procedimento de dosagem:
a) Metodologia fundamentada no método do volume absoluto;
b) Método recomendado para concretos cuja consistência seja de semi-plástica à
fluida, ou seja, deve apresentar trabalhabilidade para ser moldado in loco;
c) A relação a/c pode ser calculada através de uma aproximação (denominada de
curva de Walz), cuja fundamentação se dá por meio de uma correlação entre a
resistência do concreto, a qual deve estar compreendida na faixa entre 10 e 40
MPa, e a resistência do cimento, aos 28 dias (a relação água/cimento,
utilizando essa curva aproximada, compreende-se entre 0,45 e 0,80);
d) Os abatimentos preconizados para o cálculo do consumo aproximado de água
em l/m³ estão no intervalo de 40 a 100 mm, para agregados graúdos com
dimensão máxima característica entre 9,5 a 38 mm;
e) O consumo de cimento, em kg/m³, normalmente varia entre 200 e 400 Kg/m³;
f) O proporcionamento dos agregados é determinado através do teor ótimo de
brita. O teor de areia é determinado através da diferença do volume do concreto
e os volumes absolutos de todos os outros materiais constituintes.
2.2.3 Metodologia experimental
As etapas de dosagem desse método são:
a) Ensaios de caracterização dos materiais;
b) Fixação da relação água/cimento (curva de Walz);
c) Determinação do consumo de água por metro cúbico, calculado de acordo com
a dimensão máxima da brita e o abatimento;
d) Determinação do consumo de cimento (razão entre o consumo de água e a
relação água/cimento);
e) Determinação do consumo de brita, tabelado em função de sua dimensão
máxima e do módulo de finura da areia;
21
f) Determinação do consumo de areia, pelo método do volume absoluto;
g) Apresentação do traço, que é calculado pela razão da massa dos materiais e a
massa de cimento, por metro cúbico;
h) Realização da mistura experimental para eventuais correções.
2.2.4 Vantagens do Método
a) Como é um método baseado na utilização de tabelas compostas por estudos
experimentais pregressos, há uma facilidade no procedimento de dosagem;
b) Esse método, desenvolvido para a dosagem de concretos plásticos, com o
menor consumo de areia, apresenta como vantagens a diminuição do custo e a
facilidade de identificação de misturas inadequadas, seja por falta ou excesso
de argamassa (ALVES, 2000).
2.2.5 Desvantagens do Método
a) O abatimento máximo a ser considerado é de 100 mm;
b) As relações água/cimento preconizadas por esse método são maiores do que
0,45;
c) O gráfico que fornece a relação a/c, faz correlação com a resistência do
cimento, porém não especifica o tipo de cimento utilizado (ALVES, 2000),
sendo mais sensato, portanto, adotar valores de água de amassamento e de
resistências médias obtidas de forma experimental, para os agregados e tipos de
cimento a serem empregados efetivamente no concreto a ser dosado
(BOGGIO, 2000);
d) Pela curva de Walz, percebe-se que o método é limitado a concretos cuja
resistência à compressão, aos 28 dias, esteja compreendida entre 10 e 40 MPa;
e) Uma das maiores desvantagens dessa metodologia é que todas essas tabelas
construídas para a dosagem de concretos não abrangem todos os tipos de
materiais, muitas vezes não podendo se adequar àqueles disponíveis localmente
(BOGGIO, 2000; ALVES, 2000);
22
f) Existem limitações do método quanto à utilização de plastificantes e
superplastificantes, pois a tabela utilizada para o consumo de água para um
dado abatimento e dimensão máxima do agregado graúdo desconsidera a
utilização de aditivos plastificantes e superplastificantes (BOGGIO, 2000).
23
3 FERRAMENTA COMPUTACIONAL BETONLAB PRO
O Betonlab Pro é uma ferramenta computacional desenvolvida com base no Modelo
do Empacotamento Compressível (MEC), a qual é capaz de realizar a otimização de misturas
granulares para serem alcançadas as propriedades do desejadas concreto. Ou seja, a partir dos
parâmetros almejados, como resistência à compressão, trabalhabilidade, ou consumo de
cimento, por exemplo, o programa determina, através de simulações, o traço otimizado, para
atender a esses parâmetros.
Antes de utilizar a ferramenta de dosagem Betonlab Pro, faz-se necessário
compreender o modelo que fundamenta toda a estrutura do programa (conhecido como MEC),
bem como, os ensaios de caracterização necessários para a sua correta utilização e o passo-a-
passo de dosagem utilizando-se o programa.
3.1 MODELO DO EMPACOTAMENTO COMPRESSÍVEL DE PARTÍCULAS
GRANULARES (MEC)
Os métodos convencionais de dosagem, que fundamentam-se em procedimentos
empíricos, em função do abatimento e resistência à compressão, não abordam critérios de
otimização da mistura granular, fornecendo um material heterogêneo, além de serem
limitados ao uso de alguns materiais. O MEC, ao contrário, é uma metodologia que aborda a
questão do empacotamento dos grãos de uma mistura seca, para dosagem de concretos com a
utilização de diversos tipos de material (cimento, agregados miúdo, graúdo e adições
minerais). Esse modelo trata de dois tipos de empacotamento: o empacotamento virtual e o
real.
3.1.1 Empacotamento Virtual
A compacidade virtual de empacotamento (β) pode ser definida como a máxima
compacidade possível de uma mistura granular monodispersa (mistura que apresenta uma
única classe granulométrica, ou que a discriminação dos grãos de distintas classes é difícil de
ser realizada), organizando os grãos um a um em um terminado volume (FORMAGINI,
2005). Um exemplo bem fácil de visualizar isso está representado na Figura 3.1, no qual
24
cubos idênticos (representando, nesse caso, uma única classe granulométrica), quando
empilhados um a um, apresentam a compacidade virtual de empacotamento (β) igual a 1, ou
seja, ausência de vazios.
Figura 3.1 - Empacotamento virtual de partículas cúbicas
(Fonte: FORMAGINI, 2005)
Outro conceito de muita relevância para esse modelo é o de classe dominante. Se
houver, em uma mistura, diferentes classes de grãos, caso não haja segregação, a classe
dominante é aquela a qual mantém a continuidade sólida do corpo granular (FORMAGINI,
2005). Nem sempre a classe dominante é a de maior diâmetro. A Figura 3.2 demonstra que a
classe dominante de um esqueleto granular pode ser tanto a classe composta por grãos de
menor tamanho como pela classe composta pelos grãos de maior tamanho (as classes de
maior e menor tamanho foram chamadas por Formagini (2005) de classe 1 e classe 2,
respectivamente).
Quando a classe dominante é a classe 1, seus grãos bloqueiam o volume e os grãos da
classe 2 “chacoalham” nos espaços vazios deixados pela classe 1. Porém, quando a classe
dominante é a classe 2, os seus grãos bloqueiam os espaços vazios deixados pelos grãos da
outra classe, a qual, por sua vez, “flutua” no interior da massa da classe 2 (SILVA, 2004).
25
Figura 3.2 - Misturas binárias com diferentes dominâncias: classe 1 dominante (a) e classe 2 dominante (b)
(Fonte: FORMAGINI, 2005)
Partindo-se do pressuposto de que as misturas estão imersas em um meio líquido,
quando não se tem uma classe dominante, está ocorrendo uma suspensão, ou seja, é o fluido o
responsável pela continuidade da mistura (FORMAGINI, 2005).
O máximo empacotamento alcançado por uma mistura seria quando os grãos menores
ocupassem todos os vazios deixados pelos grãos maiores.
Quando os diâmetros das partículas das classes da mistura não são tão distantes entre
si, há dois efeitos que podem causar a diminuição do empacotamento dessa mistura, e devem
ser levados em consideração quando for calculado o empacotamento virtual. São eles: o efeito
de parede e de afastamento.
A ilustração do efeito de afastamento está disposta na Figura 3.3. Se um grão de uma
classe de menor diâmetro é inserido em um empacotamento de grãos da classe de maior
diâmetro (nesse caso, dominante), o mesmo gera pontualmente um afastamento entre os grãos
da classe dominante, pois não é mais tão pequeno que possa ocupar o espaço existente entre
os grãos da classe dominante sem provocar uma perturbação (SILVA, 2004).
26
Figura 3.3 - Efeito do afastamento
(Fonte: FORMAGINI, 2005)
O efeito de parede é mostrado na Figura 3.4. Ocorre quando um grão de maior
diâmetro, isolado, é imerso no empacotamento dos grãos de menor diâmetro (que é a classe
dominante), sendo que essa inserção provocará o surgimento de vazios na área de transição
entre as duas classes (DE LARRARD, 1999).
Figura 3.4 - Efeito de parede
(Fonte: FORMAGINI, 2005)
3.1.2 Empacotamento Real
Quando se submete uma mistura granular a um procedimento de empacotamento, é
praticamente impossível se alcançar a compacidade virtual para aquela determinada classe.
Isso significa dizer que, por exemplo, se fosse colocado em um recipiente um material cujas
partículas as quais o constituíssem fossem cúbicas, nunca seria alcançada, por um
27
procedimento real de compactação, a compacidade real igual à compacidade virtual (nesse
caso dos cubos β = 1, ou seja, 100% de empacotamento). A relação entre os empacotamentos
real e virtual é dada por um índice K denominado de fator de empacotamento, o qual mede a
aproximação que o empacotamento real apresenta em relação ao virtual. De acordo com De
Larrard (1999), o valor desse índice depende apenas do processo de empacotamento adotado.
A expressão que fornece o valor do índice de empacotamento K, para uma mistura
monodispersa, é apresentada pela equação 3.1:
� = 1βΦ − 1
�3.1�
Sendo Φ a compacidade real, determinada através do ensaio de compactação e β, a
compacidade virtual. A Tabela 3.1 apresenta os valores de K para cada protocolo de
empacotamento.
Tabela 3.1 - Índice k para diferentes protocolos de empacotamento
Protocolo de empacotamento Índice k
Lançamento simples 4,10
Pilonamento 4,50
Vibração 4,75
Demanda d'água 6,70
Vibração + compactação de 10 Kpa 9,00
Empacotento Virtual ∞ (Fonte: DE LARRARD, 1999)
O quadro teórico do MEC tem como objetivo determinar as características do
empacotamento granular seco, dependendo apenas conhecer a compacidade virtual de cada
material que constituirá a mistura, o protocolo de empacotamento, bem como, suas demais
propriedades.
28
3.2 PROPRIEDADES NECESSÁRIAS DOS MATERIAIS UTILIZADOS PARA A
FORMAÇÃO DO BANCO DE DADOS DO BETONLAB PRO
Para dosar concretos utilizando a ferramenta Betonlab Pro, faz-se necessário
caracterizar todos os materiais os quais constituirão a mistura (cimento, agregados e aditivo
químico), para posterior composição do banco de dados do programa. A Tabela 3.2 mostra
quais são as propriedades necessárias dos materiais utilizados para a dosagem no Betonlab
Pro, bem como, as respectivas normas ou ensaios.
Tabela 3.2 – Ensaios necessários para a formação do banco de dados do Betonlab Pro
Propriedades Material
- Cimento Aditivo
Químico Agregado Graúdo
Agregado Miúdo
Massa Específica NBR NM 23
(ABNT, 2001) -
NBR NM 53 (ABNT, 2003)
NBR NM 52 (ABNT, 2003)
Concentração de Sólidos
- Fornecido pelo
fabricante - -
Ponto de Saturação/ Compatibilidade
- Funil de Marsh (Aïtcin, 2000)
- -
Distribuição Granulométrica
Granulometria à Laser
- NBR NM 248 (ABNT, 2003)
NBR NM 248 (ABNT, 2003)
Composição De Bogue Análise Química - - -
Compacidade Experimental
Demanda d’água (De Larrard, 1999)
- Compressão + Vibração
(De Larrard, 1999)
Compressão + Vibração
(De Larrard, 1999)
Resistência à Compressão
NBR 7215 (ABNT, 1996)
- - -
Absorção de Água - - NBRNM 53
(ABNT, 2003) NBR NM 30
(ABNT, 2001)
Parâmetros “p” e “q” - - Betonlab Pro Betonlab Pro
A seguir são discutidas as seguintes propriedades dos materiais: compatibilidade e
ponto de saturação entre o cimento e aditivo químico, compacidade do cimento (demanda
d’água) e dos agregados (compressão + vibração) e os parâmetros “p” e “q”.
3.2.1 Ponto de saturação e compatibilidade com o cimento
Aïtcin (2000) afirma que o ponto de saturação é o máximo valor de dosagem de
superplastificante o qual provoca uma mudança no comportamento reológico da pasta
(aumento da fluidez da mistura). Formagini (2005) explicita que quando esse valor é
29
alcançado, não há mais absorção das moléculas do aditivo dispersante, livre na fase líquida,
por parte das partículas de cimento. Formagini (2005) também afirma que, quando a duração
do fluxo de uma pasta nos diferentes tempos de mistura são próximos, o cimento e o aditivo
são compatíveis.
3.2.2 Compacidade experimental do cimento
O MEC prevê o ensaio de demanda de água para materiais finos (cujo diâmetro é
menor do que 100µm, como cimento e adições minerais). De Larrard (1999) definiu o valor
do índice k, para esse procedimento de empacotamento, como sendo igual a 6,7.
Silva (2004) define a demanda de água como sendo a massa de água necessária para
preencher os vazios entre os grãos, sendo que a água tem, ao mesmo tempo, função de
lubrificante entre as partículas e a função de uní-las pelo efeito da tensão superficial. De
Larrard (1999) afirma que esse ensaio é realizado com o propósito de encontrar a menor
dosagem de água necessária para produzir uma pasta densa (compacta).
O ensaio consiste em adicionar água ao material até atingir uma consistência de pasta
homogênea. Como esquematizado na Figura 3.5 e na Figura 3.6, à medida que a água vai
sendo adicionada, o material passa por quatro fases: seca, pendular, funicular e capilar.
FIGURA 3.5 - Fases do empacotamento durante o ensaio de demanda de água
(Fonte: Próprio autor)
30
FIGURA 3.6 - Fases do empacotamento
(Fonte: SILVA, 2004)
A Figura 3.5a e a Figura 3.6a mostram a primeira fase do empacotamento, a qual é
denotada pelo material no estado seco, estado marcado por um arranjo desordenado de
partículas, gerando no material um elevado índice de vazios (SILVA, 2004; FORMAGINI,
2005).
À medida que se adiciona água, dá-se início a fase chamada de pendular (Figura 3.5b e
Figura 3.6b). A água vai se condensando por entre os grãos, formando pequenas pontes
líquidas, as quais vão aumentando conforme se adiciona mais água. A tensão superficial do
líquido tende a unir os grãos, os quais são empacotados de forma aleatória, de acordo com a
disponibilidade de água (SILVA, 2004; FORMAGINI, 2005). Essa fase permanece até o
instante no qual as superfícies de todos os grãos são completamente molhadas com água,
início da fase funicular. Nessa fase dá para notar um brilho maior, porém, a água existente
ainda não é suficiente para promover um perfeito empacotamento entre os grãos (Figura 3.5c
e Figura 3.6c). A fase capilar é iniciada quando todos os vazios são preenchidos por água, e a
partir desse momento, um simples incremento de água provoca um leve afastamento entre os
grãos, diminuindo a compacidade e tornando a mistura fluida. O ponto caracterizado como
demanda de água acredita-se estar situado no início da fase capilar (SILVA, 2004;
FORMAGINI, 2005), pois o material encontra-se homogêneo e aparentemente todos os
vazios entre os grãos estão ocupados pela água (Figura 3.5d e Figura 3.6d).
3.2.3 Compacidade experimental de empacotamento dos agregados
O MEC prevê, para grãos com dimensões maiores do que 100µm, um protocolo de
empacotamento caracterizado por um ensaio de compactação mecânica com vibração
(FORMAGINI, 2005). De Larrard (1999) afirma que essa metodologia apresenta o valor de k
igual a 9,0.
31
O ensaio consiste em aplicar sobre um volume padrão de material adicionado no
interior de um cilindro uma pressão constante somada ao efeito de vibração com freqüência e
tempo pré-definidos. Este ensaio foi implementado por Silva (2004) e utilizado por Formagini
(2005) na determinação da compacidade experimental dos agregados. Os componentes
(cilindro e pistão) estão esquematizados na Figura 3.7.
Figura 3.7 - Cilindro e pistão para o ensaio de compactação
(Fonte: SILVA, 2004)
3.2.4 Parâmetros “p” e “q” dos agregados
Para ser realizada a dosagem do concreto através do Betonlab Pro, faz-se necessário,
além de realizar os ensaios para determinação das propriedades dos materiais, a calibração
dos parâmetros “p” e “q” dos agregados. Esses coeficientes representam a influência dos
agregados na resistência à compressão do concreto, através da sua aderência à pasta de
cimento (expresso por “p”) e da sua resistência intrínseca (expresso por “q”) (DE
LARRARD, 1999). Esses valores são determinados através do próprio programa. Para isso,
deve-se realizar a dosagem de dois concretos com resistências à compressão distintas
(chamados de traço rico e traço pobre), produzidos com os materiais a serem utilizados na
32
pesquisa. Fontes (2008) e Silva (2007) afirmam que, quanto maior a diferença de resistência
entre essas duas misturas, melhor a calibração. A faixa composta entre a resistência dos traços
rico e pobre é importante para o concreto a ser dosado, pois, a resistência a ser obtida deve
estar situada dentro dessa faixa.
3.3 PASSO-A-PASSO DE DOSAGEM UTILIZADO NO BETONLAB PRO
Após a etapa de caracterização dos materiais constituintes do concreto a ser produzido,
compõe-se um banco de dados com os resultados obtidos. A composição do banco de dados
dos materiais utilizados, bem como, o procedimento de dosagem através do Betonlab Pro,
estão descritos a seguir.
3.3.1 Formação dos registros dos materiais
A primeira etapa para iniciar a dosagem utilizando o Betonlab Pro é caracterizada pela
criação do registro, no qual são cadastrados todos os materiais a serem utilizados. A Figura
3.8 mostra o procedimento de criação do registro de materiais.
Figura 3.8 – Criação do registro dos materiais
(Fonte: Próprio autor)
33
Para entrar no banco de dados do Betonlab Pro, clica-se em “Constituants”, e escolhe-
se a opção “Banque de constituants” (Figura 3.8a). Aparecem então todos os registros
cadastrados (“Dossiers disponibles”). Clica-se em “Nouveau”, e surge o campo “Entrez un
nom de dossier de constitutants”, utilizado para inserir o nome desse novo registro. Ao clicar
em “Ok”, ele é criado e fica salvo no banco de dados do programa (Figura 3.8b). Para inserir
um material nele, clica-se, no campo “Constitutants disponibles”, em “Nouveau” (Figura
3.8c). Após esse processo, é aberto um campo de escolha do tipo de material a ser cadastrado,
como mostra a Figura 3.9. Caso deseje-se excluir algum registro, basta, no campo “Dossiers
disponibles”, “ selecioná-lo e clicar em “Supprimer”.
Figura 3.9 – Escolha do tipo de material a ser inserido e do seu número de classes granulométricas
(Fonte: Próprio autor)
A Figura 3.9 mostra a primeira etapa de composição do banco de dados dos materiais.
Em “Type de constituant”, é marcado o tipo de material a ser cadastrado, como brita, areia,
cimento, cinza volante (“Gravillon”, “Sable”, “Ciment”, “Cendre volante”, respectivamente),
e assim por diante. Em “Nombre de coupures”, pode-se optar de quantas classes o material é
composto, e a faixa granulométrica a qual compreende cada classe. Nesse exemplo, foi
marcado que o material é composto por apenas uma classe. Por isso, aparece apenas uma
única faixa granulométrica (“Copure 1”). Nesse trabalho, foi optado que todos os materiais
apresentassem apenas uma classe, por apresentarem os diâmetros das suas partículas
34
compreendidos em estreitas faixas granulométricas. Ao clicar em “Ok”, é aberta a primeira
aba da composição do banco de dados desse material inserido.
3.3.2 Composição do banco de dados do cimento
A composição do banco de dados do cimento utilizado nesse trabalho está mostrada da
Figura 3.10 à Figura 3.12.
Figura 3.10 – Formação do banco de dados do cimento: informações (a) e composição (b)
(a)
(b)
(Fonte: Próprio autor)
A Figura 3.10a mostra a primeira aba da composição do banco de dados do cimento no
Betonlab Pro (“Général”), na qual é feita a identificação do cimento, com a inserção do nome
no campo “Nom”, e a data, no campo “Date”. Caso desejado pode-se inserir alguma
observação ou comentário (nesse caso foi inserida a identificação do aditivo químico), no
campo “Commentaires”. Pode-se também inserir o custo do material (Euro/tonelada), no
campo “Coût”. A Figura 3.10b mostra a segunda aba (“Composition”), na qual são inseridos
os constituintes do cimento (como teor de clínquer, cinza volante, pozolana), e a composição
de Bogue, que variam de acordo com o tipo de cimento a ser utilizado. Para salvar as
alterações do banco de dados criados, clica-se em “Enregistrer”.
35
Figura 3.11 - Formação do banco de dados do cimento: resistência à compressão, massa específica e ponto de saturação (a) e granulometria (b)
(a)
(b)
(Fonte: Próprio autor)
Na Figura 3.11a é mostrada a aba “Propriétés”, na qual é realizada a inserção dos
valores de resistência à compressão do cimento para cada idade (nos campos “Classe vraie à 1
jour”, “Classe vraie à 2 jours” e assim por diante). Há campo para a inserção das resistências à
compressão do cimento em diversas idades, porém, nesse trabalho, só foram determinadas as
resistências a 1, 3, 7 e 28 dias. São inseridos também valores da massa específica (no campo
“Masse volumique”), em kg/m³ e a dosagem de saturação do aditivo químico (“Dosage de
saturarion”). A Figura 3.11b mostra aba “Squelette”, na qual é inserida a granulometria do
cimento (% passante), no campo “Passant %”. Os valores β e β* são calculados pelo
programa, e correspondem, respectivamente, à compacidade virtual sem aditivo químico e
com aditivo químico.
36
Figura 3.12 - Formação do banco de dados do cimento: compacidade experimental com o superplastificante e sem o superplastificante
(Fonte: Próprio autor)
Na última aba do banco de dados do cimento (“Coupure 1”), mostrada na Figura 3.12,
são inseridos os resultados do ensaio de compacidade experimental. Como foi marcado que o
cimento é composto por uma única classe (procedimento descrito na Figura 3.9), surge apenas
o campo “Coupure 1”. Logo, toda a granulometria do cimento está compreendida apenas na
classe 1, e por isso, no campo “Coupure”, são inseridos os diâmetros das partículas,
correspondentes aos percentuais passantes, de 0% e 100%. A compacidade experimental, o
índice K e o tipo de confinamento são inseridos nos campos “Compacitè expérimentale”,
“Indice de serrage” e “Confinement”, respectivamente. O tipo de confinamento utilizado para
ensaios de demanda d’água é “Aucun”, que significa ausência de confinamento, para esse
procedimento de empacoamento. Nos campos “Sans adjuvant” e “A saturation” são inseridos
valores de demanda d’água para a pasta sem o aditivo químico e com o aditivo químico,
respectivamente.
3.3.3 Composição do banco de dados do agregado miúdo
O passo-a-passo da composição do banco de dados da areia utilizada nesse trabalho
está mostrada na Figura 3.13 e Figura 3.14.
37
Figura 3.13 – Formação do banco de dados do agregado miúdo: informações do agregado (a); massa específica, absorção de água e parâmetros “p” e “q” (b)
(a)
(b)
(Fonte: Próprio autor)
A Figura 3.13a mostra a aba de inserção das informações do agregado miúdo
(“Général”). Os campos são os mesmos do cimento. A Figura 3.13b mostra a segunda aba do
banco de dados do agregado miúdo (“Propriétés”), na qual são inseridos os valores do
coeficiente “p” e “q” (“Coef. D’adhérence p” e “Coef. Plafond q”, respectivamente), massa
específica (“Masse volumique”) e absorção de água (“Absorption d’eau”). Pode ser inserido
também o coeficiente de tração (“Coef. de traction Kt”), módulo de elasticidade do agregado
(“Module élastique”) e sua capacidade térmica (“Capacité thermique”), porém esses
parâmetros não foram inseridos, uma vez que o Betonlab Pro não os utiliza para a
determinação das propriedades do concreto estudadas neste trabalho (resistência à compressão
e abatimento).
38
Figura 3.14 - Formação do banco de dados do agregado miúdo: granulometria (a) e compacidade experimental (b)
(a)
(b)
(Fonte: Próprio autor)
A Figura 3.14a mostra a aba “Squelette”, na qual é realizada a inserção da
granulometria do agregado miúdo. Os diâmetros solicitados no Betonlab Pro não são os
mesmos resultantes do ensaio de peneiramento (preconizados NBR NM 248, ABNT, 2003).
Portanto, deve ser feita a conversão dos valores percentuais passantes das peneiras brasileiras
para corresponder aos diâmetros existentes no banco de dados do Betonlab Pro. A Figura
3.14b mostra a última aba (“Coupure 1”), na qual são inseridos os dados do ensaio de
compacidade experimental do agregado miúdo. Nessa etapa o procedimento de inserção dos
dados é similar ao realizado com o cimento. A diferença é o tipo de confinamento, que, para o
caso do agregado, é cilíndrico (“Cylindre”), devido ao fato de o ensaio de compacidade
experimental ser realizado em um recipiente cilíndrico. Ao escolher essa opção de
confinamento, o Betonlab Pro necessita de informações sobre as dimensões desse cilindro
(diâmetro e altura).
3.3.4 Composição do banco de dados do agregado graúdo
A composição do banco de dados do agregado graúdo utilizado nesse trabalho está
mostrada da Figura 3.15 e Figura 3.16.
39
Figura 3.15 - Formação do banco de dados do agregado graúdo: informações do agregado (a); massa específica, absorção de água e parâmetros “p” e “q” (b)
(a)
(b)
(Fonte: Próprio autor)
Figura 3.16 - Formação do banco de dados do agregado graúdo:granulometria (a) e compacidade experimental (b)
(a)
(b)
(Fonte: Próprio autor)
40
Observa-se nas Figuras 3.15a, 3.15b, 3.16a e 3.16b, que o procedimento a ser
realizado para a composição do banco de dados do agregado graúdo é similar ao já descrito
para o agregado miúdo.
3.3.5 Composição do banco de dados do aditivo químico
O passo-a-passo da composição do banco de dados do aditivo químico está
apresentado na Figura 3.17.
Figura 3.17 – Formação do banco de dados do aditivo superplastificante: informações, massa específica e teor de sólidos
(Fonte: Próprio autor)
A composição do banco de dados do aditivo químico é constituída de apenas uma aba
(“Général”), mostrada na Figura 3.17. Nela são inseridos o nome do aditivo (“Nom”), a data
(“Date”), o custo do material (“Coût”), concentração de sólidos (“Concentration solide”) e a
massa específica (“Masse volumique”).
3.3.6 Calibração dos parâmetros “p” e “q”
Para realizar a calibração dos parâmetros “p” e “q” com o Betonlab Pro, é necessário
realizar a moldagem de dois concretos: um traço rico e um traço pobre. Em seguida, são
41
inseridos os resultados dessas moldagens no programa, e os parâmetros são calculados. A
Figura 3.18 mostra como são calibrados o “p” e o “q” dos agregados.
Figura 3.18 – Calibração dos parâmetros “p” e “q” dos agregados naturais
(Fonte: Próprio autor)
Com os resultados da moldagem dos concretos rico e pobre, o Betonlab Pro determina
o “p” e “q” dos agregados, utilizando os seguintes passos: primeiro, o usuário escolhe no
banco de dados do programa a brita, a areia e o cimento que foram utilizados na moldagem
(campos “G1”, “S1” e “C1”, respectivamente), e que devem ser os mesmos a serem utilizados
na dosagem. Em seguida, adiciona-se o consumo por metro cúbico de cada material utilizado
(para a brita, areia e o cimento os campos “G1 (kg)”, “S1 (kg)” e “C1 (kg)”, respectivamente,
sendo o campo “E au (kg)” para inserção do consumo de água), e as resistências atingidas em
cada idade de ensaio (campos “fc1”, “fc3”, e assim sucessivamente). Clica-se em “Entrer”, e
o Betonlab Pro insere todos esses dados nas colunas “Gâchée”, “1” e “2” (sendo a coluna “1”
para o concreto pobre e a coluna “2” para o concreto rico). Após esse procedimento, clica-se
em “Calibrer”, e o programa calcula os valores dos parâmetros “p” e “q” para os dois
agregados. O Betonlab Pro, ao calibrar esses parâmetros, não necessita da inserção do
abatimento do traço rico nem do pobre.
42
3.3.7 Etapa de dosagem do concreto
Após todo esse processo de caracterização de materiais, realiza-se a dosagem do
concreto desejado. O procedimento de dosagem através do programa está apresentado da
Figura 3.19 à Figura 3.21.
Figura 3.19 – Escolha dos materiais constituintes da mistura
(Fonte: Próprio autor)
A Figura 3.19 mostra a primeira etapa da dosagem, caracterizada pela escolha dos
materiais a serem utilizados na mistura. Para isso, é necessário escolher o registro no campo
“Dossiers disponibles” (como por exemplo, neste trabalho, foi escolhido o registro “tcc_rafael
sousa.cst”). Ao acessar o registro desejado, no campo “Constituants disponibles” são
mostrados quais os materiais estão disponíveis. Em seguida, pode-se escolher quais os
materiais desse registro serão utilizados na dosagem, que, ao serem selecionados, aparecem
no campo “Constituants sélectionnés pour les mélanges”.
43
Figura 3.20 – Definição dos parâmetros a serem calculados pelo Betonlab
(Fonte: Próprio autor)
A Figura 3.20 mostra a segunda etapa da dosagem, na qual são definidas as
propriedades a serem dosadas pelo programa (são marcadas no campo “Sélectionnez les
propriétés que vous souhaitez afficher”).
Figura 3.21 – Simulação do traço inicial e otimizado no Betonlab
(Fonte: Próprio autor)
44
A última etapa (Figura 3.21) é caracterizada pela simulação da mistura. Define-se o
traço inicial através do qual são inseridos parâmetros como, consumo de água e de cimento
(kg/m3) e a proporção de agregados, no campo “Composition”. Em seguida, clica-se em
“Gâchée” e a dosagem da mistura é inserida na coluna nº 1 (“Gâchée nº”). Após essa etapa, os
dados obtidos devem ser avaliados de modo a verificar a necessidade de ajuste em algum
parâmetro. Caso seja necessário, pode-se modificar os consumos (“Eau eff”, “C1” e a relação
entre os agregados), ou fixar parâmetros de modo a melhorar a otimização da mistura como,
por exemplo, fixar a resistência à compressão e o abatimento, clicando-se em “optimiser”.
Neste trabalho, optou-se por modificar os consumos dos materiais, pois, na segunda tentativa,
foi alcançada a resistência desejada (30 MPa, aos 28 dias), não sendo necessário assim, fixar
esse parâmetro na opção “optimiser”.
45
4 MATERIAIS E MÉTODOS
A descrição de alguns procedimentos para a determinação de algumas propriedades
dos materiais, os resultados de todos os ensaios de caracterização do aditivo químico, cimento
e dos agregados utilizados nessa pesquisa, bem como os ensaios de caracterização do concreto
dosado, são apresentados a seguir.
4.1 MATERIAIS
4.1.1 Procedimentos para determinação das propriedades dos materiais
A seguir são descritos os procedimentos de determinação da compatibilidade entre o
cimento e o aditivo químico, ponto de saturação do aditivo químico, compacidade do cimento
(demanda d’água) e dos agregados (compressão + vibração).
4.1.1.1 Ponto de saturação e compatibilidade entre cimento e aditivo
Os ensaios de ponto de saturação e compatibilidade foram realizados através do
método do funil de Marsh, cujo procedimento foi:
a) Pesar 1,8 kg de cimento (para a produção de 1,2 litros de pasta, pois foi
utilizada uma proveta de 1 litro);
b) Pesar a água e o aditivo, colocando-os no recipiente onde a mistura será
realizada (a relação água/cimento adotada foi de 0,40, pois uma relação
água/cimento de 0,35, segundo Aïtcin (2000), é necessária apenas quando se
deseja produzir um concreto de alto desempenho, o que não é o caso desse
trabalho);
c) Introduzir gradativamente a massa de cimento, no período de 1 minuto e 30
segundos, com o misturador ligado;
d) Limpar o material aderido às paredes do misturador com espátula, por um
período de 15 segundos (misturador desligado);
e) Misturar por 60 segundos;
f) Medir o tempo necessário para a pasta ocupar o volume de 1 litro;
46
g) Medir o tempo de escoamento da pasta nos intervalos de tempo de 5, 15, 30 e
60 minutos.
A configuração do ensaio está apresentada na Figura 4.1.
Figura 4.1 – Configuração do ensaio do Funil de Marsh
(Fonte: Próprio autor)
4.1.1.2 Compacidade experimental do cimento
Para a realização do ensaio de demanda de água, são necessários alguns equipamentos:
misturador de bancada (argamassadeira), balança com precisão 0,01g, pissete com capacidade
para 500 ml de água e duas espátulas.
O procedimento utilizado para a realização do ensaio foi:
a) Pesar uma amostra com 350g de material seco;
b) Caso haja mais de um material (não é o caso desse estudo), realizar a
homogeneização prévia destes;
c) Colocar o material seco na argamassadeira e adicionar água em pequenas
quantidades;
47
d) Se o ensaio for realizado com aditivo químico, adicioná-lo logo ao material no
início do ensaio;
e) Ligar a argamassadeira em velocidade baixa por 1 minuto;
f) Em seguida, colocar a argamassadeira na velocidade alta e adicionar pequenas
quantidades de água (formação dos estados pendular e funicular);
g) Terminar o ensaio quando a pasta homogênea e compacta se formar no fundo
da argamassadeira (início do estado capilar);
h) Anotar a massa de água utilizada;
i) Um tempo razoável para a realização desse ensaio é de 10 minutos.
Terminado o ensaio, tomando posse das massas de cimento e a de água necessárias
para atingir o estado de demanda de água, pode-se calcular a compacidade do material,
através da expressão genérica (De Larrard, 1999), desenvolvida para uma mistura de mais de
um material (Eq. 4.1):
∁= 11 + ��� ×���
���� × ����+ ��� × ��
���× ����
��
�4.1�
Sendo me1 e me2 as massas específicas (em g/cm³), dos materiais 1 e 2,
respectivamente; M1 e M2 as massas (em gramas) dos materiais 1 e 2, respectivamente; MH2O a
massa de água (em gramas) até ser atingida a condição capilar e MT a massa total de material
da mistura seca, ou seja, MT = M1 + M2.
Para o caso de um único material (caso dessa pesquisa), a equação 3.2 sofre uma
simplificação, resultando na equação 4.2:
∁= 11 + ��� ×
������
�4.2�
4.1.1.3 Compacidade experimental dos agregados
O procedimento para a realização do ensaio de compressão + vibração é o seguinte:
48
a) Pesar o material (para o agregado graúdo natural foi utilizado 7,5kg, e para o
miúdo, 3,0kg, ambos na condição seca);
b) Posicionamento do cilindro sobre a mesa vibratória;
c) Adição do material seco no interior do cilindro;
d) Introdução de um pistão maciço, cujo peso é de aproximadamente 200N, com
finalidade de provocar uma pressão constante de 10KPa sobre o material;
e) Realização da leitura da posição inicial do pistão com a utilização do
paquímetro;
f) Ligar a mesa vibratória por um período de um minuto e meio a uma freqüência
de 29,69 Hz e rotação de 1730 rpm (CARNEIRO, 2011);
g) Após a vibração, realiza-se a leitura da nova posição do pistão, correspondente
a camada final do material compactado;
h) Retira-se o material do interior do cilindro para a realização de um novo
ensaio.
A Figura 4.2 mostra a configuração do cilindro e do pistão antes e após o ensaio.
Figura 4.2 – Posição do pistão antes (a) e depois (b) do ensaio de compactação
(Fonte: Próprio autor)
A compacidade real de empacotamento do material ensaiado é calculada através da
equação 4.3:
49
∁= 4 × ��� × ℎ × �� × !�
�4.3�
onde: MS é a massa do material seco; DC é o diâmetro interno do cilindro, h é a altura
final da camada do material compactado, ρS é a massa específica do material e C é a
compacidade experimental de empacotamento.
4.1.2 Resultados dos ensaios de caracterização
Os resultados dos ensaios de caracterização dos materiais utilizados neste trabalho são
apresentados a seguir.
4.1.2.1 Aditivo químico
O aditivo químico utilizado nesse trabalho foi o aditivo superplastificante Muraplast
FK 25. Os valores do teor de sólidos e da massa específica do aditivo foram fornecidos pelo
fabricante, e estão apresentados na Tabela 4.1.
Tabela 4.1 – Teor de sólidos e massa específica do aditivo
Aditivo Teor de sólidos (%) Massa específica (g/cm³)
Muraplast FK 25 40,9 1,21
O resultado do ensaio de ponto de saturação está disposto na Figura 4.3.
50
Figura 4.3 – Resultado do ensaio de ponto de saturação
(Fonte: Próprio autor)
Analisando a Figura 4.1, observa-se que os tempos dos fluxos da mistura aos 5, 15, 30
e 60 minutos, para cada teor de dispersante, permaneceram bastante próximos, indicando,
nesse caso, compatibilidade entre os dois materiais (cimento e aditivo dispersante).
Verifica-se que, entre os teores de 3% e 3,4%, à medida que o teor de aditivo aumenta,
ocorre uma redução do tempo de escoamento, significando o aumento da fluidez da mistura.
Porém, após 3,4% de aditivo, há um aumento do tempo de escoamento, provocado pela perda
de fluidez da mistura. Portanto, a dosagem de saturação do aditivo superplastificante em
relação ao cimento é de 3,40%.
4.1.2.2 Cimento
O cimento utilizado neste trabalho foi o CPV ARI. O ensaio de composição
granulométrica do cimento foi realizado através do método da granulometria a laser com o
granulômetro MasterSizer 2000, no Laboratório de Estruturas (LabEst) da COPPE/UFRJ. O
resultado do ensaio de composição granulométrica do cimento CPV ARI está apresentado na
Figura 4.4.
0
10
20
30
40
50
60
70
2,90% 3,00% 3,10% 3,20% 3,30% 3,40% 3,50% 3,60%
Tem
po
de
esc
oam
en
to (
segu
nd
os)
Teor de superplastificante(% da massa se sólidos do aditivo em relação à massa de cimento)
5 min
15 min
30 min
60 min
51
Figura 4.4 – Curva granulométrica do cimento
(Fonte: Próprio autor)
O cimento apresentou diâmetros de 2,88µm, 13,18µm e 36,53µm para d10, d50 e d90,
respectivamente.
O ensaio de composição química foi realizado no Laboratório de Estruturas (LabEst)
da COPPE/UFRJ, através do método espectroscopia por fluorescência de energia dispersiva
de raios-x. O equipamento utilizado foi o EDX 720 (Shimadzu) com tubo de ródio e detector
de Si (Li), resfriado com nitrogênio líquido. As amostras foram prensadas com substrato de
ácido bórico para formar uma pastilha. A Tabela 4.2 apresenta os resultados da caracterização
físico-química e mecânica do cimento, bem como, da compacidade experimental.
0,00
10,00
20,00
30,00
40,00
50,00
60,00
70,00
80,00
90,00
100,00
0,01 0,10 1,00 10,00 100,00
Pas
san
te A
cum
ula
do
(%
)
Tamanho dos Grãos (μm)
52
Tabela 4.2 – Características físico-químicas e mecânicas do cimento, e compacidade experimental
Compacidade experimental e características físico-
químicas e mecânicas Resultado
CaO (%) 66,43
SiO2 (%) 20,18
Al2O3 (%) 4,02
Fe2O3 (%) 3,71
SO3 (%) 5,66
Massa específica (g/cm³) 3,04
Compacidade experimental
(Cimento + água) 0,55
Compacidade experimental
(Cimento + água + superplastificante) 0,59
Resistência à compressão a 1 dia (MPa) 19,10
Resistência à compressão a 3 dias (MPa) 29,20
Resistência à compressão a 7 dias (MPa) 34,10
Resistência à compressão a 28 dias (MPa) 60,10
A compacidade aumentou de 0,55 sem o aditivo químico para 0,59 com o aditivo.
Observa-se um aumento de 7% na compacidade, sendo provavelmente ocasionado pelo
aumento da dispersão provocado pelo aditivo, necessitando assim, de menor quantidade de
água. A resistência à compressão do cimento atendeu aos requisitos da norma NBR 5733
(ABNT, 1991).
4.1.2.3 Agregado miúdo
O agregado miúdo utilizado nesse trabalho é uma areia lavada, proveniente do rio
Jacuípe, cujas características físicas e compacidade experimental estão apresentadas na Tabela
4.3 e composição granulométrica, na Figura 4.5.
53
Tabela 4.3 – Caracterização física do agregado miúdo e compacidade experimental
Características físicas e compacidade experimental Resultado
Módulo de finura (mm) 2,32
Dimensão máxima característica (mm) 2,40
Massa específica (g/cm³) 2,49
Absorção de água (%) 0,76
Compacidade experimental 0,67
Figura 4.5 - Curva granulométrica do agregado miúdo
(Fonte: Próprio autor)
4.1.2.4 Agregado graúdo
As características físicas e compacidade experimental do agregado graúdo, que é uma
brita granítica, proveniente da cidade de Feira de Santana, estão apresentadas na Tabela 4.4,
enquanto que a composição granulométrica pode ser observada na Figura 4.6.
0,00
10,00
20,00
30,00
40,00
50,00
60,00
70,00
80,00
90,00
100,00
0,1 1 10
Pas
san
te a
cum
ula
do
(%
)
Peneira (mm)
54
Tabela 4.4 – Caracterização física do agregado graúdo e compacidade experimental
Características físicas e
compacidade experimental Resultado
Módulo de finura (mm) 7,16
Dimensão máxima característica (mm) 25,00
Massa específica (g/cm³) 2,78
Absorção de água (%) 0,35
Compacidade experimental 0,56
Figura 4.6 - Curva granulométrica do agregado graúdo
(Fonte: Próprio autor)
4.1.2.5 Água
Foi utilizada água proveniente da rede de abastecimento da Universidade Estadual de
Feira de Santana, por poço artesiano.
4.2 MÉTODOS
Os procedimentos experimentais para realização da mistura, da moldagem e dos
ensaios de caracterização do concreto produzido neste trabalho estão descritos abaixo.
0,00
10,00
20,00
30,00
40,00
50,00
60,00
70,00
80,00
90,00
100,00
1,00 10,00 100,00
Pas
san
te a
cum
ula
do
(%
)
Peneira (mm)
55
4.2.1 Procedimento de mistura do concreto
A mistura do concreto seguiu o seguinte procedimento: realização da imprimação da
betoneira com uma mistura de concreto, cujo traço, em massa, foi de 1:2:3 (cimento:agregado
miúdo:agregado graúdo). Em seguida, foi inserido o agregado graúdo, o cimento, e parte da
água. Por fim, foi inserido o restante da água e o agregado miúdo. Vale ressaltar que foi
realizada a raspagem da betoneira, com o auxilio de uma colher de pedreiro, para retirar o
material aderido. O tempo aproximado de realização da mistura do concreto foi de 10
minutos. No caso da utilização do aditivo químico, ele é inserido após o agregado graúdo e o
cimento.
4.2.2 Ensaio de abatimento do tronco de cone
A consistência do concreto foi determinada pelo ensaio de abatimento por tronco de
cone, segundo a NBR NM 67 (ABNT, 1998). A Figura 4.7 mostra o ensaio de abatimento do
tronco de cone.
Figura 4.7 – Leitura do abatimento do tronco de cone
(Fonte: Próprio autor)
56
4.2.3 Moldagem, adensamento e cura dos corpos-de-prova
Os corpos-de-prova foram moldados, conforme a NBR 5738 (ABNT, 2003), e curados
imersos em água e cal, até a idade do ensaio. As amostras foram adensadas por meio de
vibração. A Figura 4.8 mostra o procedimento de moldagem dos corpos-de-prova.
Figura 4.8 – Adensamento dos corpos-de-prova
(Fonte: Próprio autor)
4.2.4 Ensaio de resistência à compressão
O ensaio de compressão axial foi realizado de acordo com a NBR 5739 (ABNT,
2007). As amostras foram rompidas em uma prensa hidráulica (HD – 200T), servo controlada.
Foram utilizados três corpos-de-prova (CP’s) cilíndricos para cada idade de ensaio, com
dimensões de 100mm de diâmetro e 200mm de altura, moldados, adensados e curados
conforme descrito anteriormente. A regularização das faces inferior e superior dos CP’s para a
aplicação da carga axial de maneira uniforme foi realizada através do capeamento com a
utilização de enxofre. O ensaio foi realizado aos 7 e 28 dias de idade. A Figura 4.9 e Figura
4.10 mostram os corpos-de-prova capeados e a configuração do ensaio, respectivamente.
57
Figura 4.9 – Corpos-de-prova capeados
(Fonte: Próprio autor)
Figura 4.10 - Configuração do ensaio de resistência à compressão axial: antes do ensaio (a) e depois do ensaio (b)
(Fonte: Próprio autor)
4.2.5 Determinação dos parâmetros “p” e “q”
Foram moldados dois concretos: um traço rico e um traço pobre (denominados de REF
TR e REF TP, respectivamente). Os resultados da moldagem desses concretos, para a
calibração dos parâmetros “p” e “q” dos agregados, estão apresentados na Tabela 4.5.
58
Tabela 4.5 – Consumo (kg/m³) dos materiais constituintes dos concretos e resistência à compressão para a calibração dos parâmetros “p” e “q” dos agregados
Consumo e resistência REF TP REF TR
Consumo de cimento (kg/m³) 225,98 467,61
Consumo de agregado miúdo (kg/m³) 892,64 626,59
Consumo de agregado graúdo (kg/m³) 915,24 1010,03
Consumo de água (kg/m³) 221,47 215,10
Resistência à compressão a 1 dia (MPa) 3,55 18,00
Resistência à compressão aos 3 dias (MPa) 5,85 26,00
Resistência à compressão aos 7 dias (MPa) 8,74 29,00
Resistência à compressão aos 28 dias (MPa) 12,46 32,00
Após inserir os dados da tabela acima no Betonlab Pro, o mesmo determina o “p” e
“q” (ver na seção 3.3.5 desse trabalho). Os valores desses dois parâmetros estão apresentados
na Tabela 4.6.
Tabela 4.6 – Resultado da calibração dos parâmetros “p” e “q” dos agregados naturais
Agregado Parâmetro “p” Parâmetro “q”
Agregado miúdo 0,9661 0,01248
Agregado graúdo 0,9661 0,01248
Percebe-se que os parâmetros “p”e “q” apresentaram valores iguais. Isso se dá pelo
fato de que, ao dosar o concreto rico e o pobre para a calibração desses parâmetros, foram
utilizados os dois agregados, logo, o Betonlab Pro considera os dois materiais como um
conjunto. Portanto, para calibrar individualmente o “p” e “q” de cada agregado, é necessária
a realização de dois tipos misturas: um traço rico e outro pobre de argamassa, e também um
traço rico e um pobre com cimento, brita e água.
É válido salientar que, quando “p” aumenta, a aderência entre a matriz e os agregados
aumenta, logo, a resistência do concreto também aumenta, e que, quando o valor de “q”
aumenta, a resistência do agregado aumenta, e consequentemente, a resistência do concreto
diminui.
59
5 APRESENTAÇÃO E ANÁLISE DOS RESULTADOS
Foi dosado, através do BetonLab Pro, um concreto convencional, visando resistência à
compressão, aos 28 dias, de 30 MPa. A partir do traço inicial (“Composition” e “Gâchée nº1”)
fez-se a otimização da mistura modificando o consumo de cimento. Na Figura 5.1 encontra-se
a proporção final por metro cúbico dos materiais constituintes do concreto convencional, bem
como os valores teóricos previstos para as duas propriedades (abatimento e resistência à
compressão), que se pretende validar no presente estudo.
Figura 5.1 – Proporção final (em kg/m³) dos materiais constituintes do concreto
(Fonte: Próprio autor)
O traço unitário, em massa foi 1:1,48:2,47:0,51 (cimento:areia:brita:relação
água/cimento). O teor de argamassa da mistura foi de 50%. Neste trabalho não foram
realizados ajustes experimentais, pois a intenção era justamente validar a dosagem de
concretos utilizando Betonlab Pro, sem a necessidade de ajustes.
Proporção final dos materiais constituintes
Propriedades do concreto: Abatimento e resistência à compressão
60
5.1 ABATIMENTO
A Tabela 5.1 mostra o resultado teórico e experimental do ensaio do abatimento do
tronco de cone. A Figura 5.2 mostra a granulometria do concreto dosado, gerada no Betonlab
Pro.
Tabela 5.1 – Valores de abatimento
Ensaio Valor teórico (mm) Valor experimental (mm)
Abatimento tronco de cone 66 203
Figura 5.2 – Comparação entre a granulometria do concreto dosado e uma granulometria contínua
(Fonte: Próprio autor)
Os resultados mostraram um aumento de 68% entre os valores teórico e experimental,
referentes ao abatimento por tronco de cone. Observa-se que na granulometria do concreto
dosado nesse trabalho há duas descontinuidades (destacadas em vermelho). Portanto, esse
aumento no abatimento pode estar associado à falta de grãos intermediários entre as
granulometrias do agregado graúdo e miúdo, e entre as granulometrias do agregado miúdo e
61
do cimento, proporcionando assim, uma mistura com pouca coesão, propiciando o seu
desmoronamento (ver Figura 5.3).
Este comportamento pode ser corroborado com o descrito por Neville (1997), que
afirma que, misturas pobres, com tendência a ásperas, podem apresentar abatimento por
desmoronamento, ou seja, uma granulometria descontínua pode provocar a tendência de
separação dos grãos maiores por efeito da gravidade, devido a se apresentar pouco coesa e
facilmente segregável (SOBRAL, 1990, citado por BOGGIO, 2000). Com isso, pode-se
inferir que nesta situação, a discrepância entre os dois resultados (teórico e experimental)
pode não estar associada ao programa Betonlab Pro e sim à mistura, ou seja, em função da
ausência de grãos intermediários, o concreto não se apresentava plástico ou coeso o bastante
para a realização do ensaio de abatimento (NBR NM 67, ABNT, 1998). A Figura 5.3 mostra o
abatimento da mistura.
Figura 5.3 – Ensaio de abatimento realizado na mistura: vista frontal (a) e vista superior (b)
(Fonte: Próprio autor)
5.2 RESISTÊNCIA À COMPRESSÃO
Na Tabela 5.2 estão apresentados os resultados experimental e teórico (calculado no
Betonlab Pro) referentes ao ensaio de resistência à compressão, aos 7 e 28 dias.
62
Tabela 5.2 – Resultados experimentais e teóricos de resistência à compressão axial do concreto
CP Idade
(dias)
Tensão
(MPa)
Tensão Média
Experimental (MPa)
Desvio -
padrão CV (%)
Tensão Teórica
(MPa)
01 7 21,19
20,01 1,66 8,00 22,80 02 7 18,84
03* 7 16,35
04 28 24,76
24,43 0,47 2,00 30,30 05 28 24,09
06* 28 20,44
Verificou-se que a resistência à compressão aos 7 dias apresentou uma redução de
12% entre o resultado teórico e o experimental. Aos 28 dias essa redução foi para 19%. Esse
comportamento pode estar associado à elevada porosidade observada nas amostras, que, pode
ter como causa, a falta de grãos intermediários, observada na granulometria da mistura
(Figura 5.2). A porosidade do concreto é inversamente proporcional à sua resistência
(NEVILLE, 1997; MEHTA & MONTEIRO, 2008). Pode-se dizer então, que essa diferença
entre os resultados experimentais e teóricos pode não estar associada ao Betonlab Pro, e sim a
granulometria descontínua da mistura. É importante salientar que o Betonlab Pro, para um
dado valor de resistência, admite uma faixa de segurança entre a mistura experimental e
teórica de até 20%. A Figura 5.4 e a Figura 5.5 mostram essa faixa de segurança admitida
pelo programa, para os valores de resistência à compressão aos 7 e 28 dias, respectivamente,
do concreto estudado.
63
Figura 5.4 - Limites de resistência à compressão aos 07 dias
(Fonte: Próprio autor)
Figura 5.5 - Limites de resistência à compressão aos 28 dias
(Fonte: Próprio autor)
Observou-se que o valor médio da resistência à compressão, tanto aos 7 quanto aos 28
dias, se encontram dentro da faixa de segurança admitida pelo programa, validando assim os
valores calculados no Betonlab Pro.
18,24
22,80
27,36
20,01
17
19
21
23
25
27
29
0 1 2 3 4
Re
sist
ên
cia
à C
om
pre
ssão
ao
s 0
7 d
ias
LIMITES DE RESISTÊNCIA ÀCOMPRESSÃO AOS 07 DIAS REF - BETONLAB PRO
Limite Inferior - 20%
TEÓRICO
Limite Superior - 20%
CP MÉDIO
36,36
24,4324,24
30,30
22
24
26
28
30
32
34
36
38
0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5
Re
sist
ên
cia
à co
mp
ress
ão a
os
28
dia
s
LIMITES DE RESISTÊNCIA AOS 28 DIAS REF - BETONLAB PRO
Limite Superior - 20%
CP MÉDIO
Limite Inferior - 20%
TEÓRICO
64
6 ESTUDO DE CASO: RCD
Nessa pesquisa foi verificada, também, a potencialidade do Betonlab Pro para a
dosagem de concretos reciclados (com agregados de RCD). Para essa finalidade foi dosado
um concreto com 100% de seus agregados sendo agregados de RCD. Os agregados de RCD
foram os mesmos utilizados por Carneiro (2011). Segundo o autor, são provenientes da cidade
de Feira de Santana (Bahia), e foram coletados em pontos de geração (obras de construção,
reforma e demolição) e de descarte clandestino.
6.1 CARACTERIZAÇÃO DOS MATERIAIS
Para esse estudo de caso, foi utilizado o mesmo cimento do concreto moldado com os
agregados naturais, e o aditivo superplastificante Muraplast FK 25, caracterizado
anteriormente.
6.1.1 Agregado miúdo
As propriedades necessárias desse agregado para a alimentação do banco de dados do
programa são as mesmas propriedades dos agregados naturais.
6.1.1.1 Distribuição granulométrica
A distribuição granulométrica desse agregado foi determinada através do ensaio de
peneiramento, preconizado na NBR NM 248 (ABNT, 2003). O módulo de finura e dimensão
máxima estão apresentados na Tabela 6.1. A distribuição da granulometria desse agregado
está apresentada na Figura 6.1.
Tabela 6.1 - Módulo de finura e dimensão máxima do agregado miúdo de RCD
Agregado Dimensão máxima característica (mm) Módulo de finura
Miúdo RCD 4,80 2,34
65
Figura 6.1 – Curva granulométrica do agregado miúdo RCD
(Fonte: Próprio autor)
6.1.1.2 Massa específica
A massa específica foi determinada através do ensaio da NBR NM 52 (ABNT, 2003),
mesmo procedimento utilizado para os agregados miúdos naturais. O resultado deste ensaio
encontra-se apresentado na Tabela 6.2.
Tabela 6.2 – Massa específica do agregado miúdo RCD
Agregado Massa específica(g/cm³)
Miúdo RCD 2,19
6.1.1.3 Absorção de água
A absorção de agregados miúdos reciclados não deve ser determinada da mesma
forma da realizada para os agregados naturais, pois segundo Leite (2001), é bastante difícil
alcançar a condição saturada superfície seca do agregado miúdo RCD, devido a alta coesão
entre os grãos, gerada pelo seu elevado teor de finos. Por isso, o ensaio de absorção foi
determinado através do procedimento proposto por Leite (2001). Para a realização do ensaio,
foram utilizados os seguintes equipamentos:
0,00
10,00
20,00
30,00
40,00
50,00
60,00
70,00
80,00
90,00
100,00
0,1 1 10
Pas
san
te a
cum
ula
do
(%
)
Peneira (mm)
66
a) Balança digital com resolução mínima de 0,01 g, com capacidade compatível
com a massa a determinar. A balança deve conter um dispositivo para manter
suspenso na água, pelo centro do prato da balança, o recipiente o qual contém a
amostra;
b) O recipiente para a amostra do agregado é composto por uma peneira, de
abertura nominal de 0,044 mm. A peneira também deve possuir suportes
laterais que permitam sua fixação ao dispositivo de pesagem o qual se situa
sobre o prato da balança, permitindo que o mesmo fique suspenso em água. A
Figura 6.2 mostra a configuração do ensaio.
Figura 6.2 – Configuração do ensaio de absorção de água para os agregados de RCD
(Fonte: Próprio autor)
O ensaio deve ser executado da seguinte forma:
a) Determinar a massa do recipiente para a amostra seco e a massa do recipiente
submerso;
b) Secar a amostra em estufa, à temperatura de (105 - 110)ºC, por um período de
24 horas;
c) Deixar a amostra esfriar ao ar à temperatura ambiente. Pesar uma quantidade
de material seco e frio entre 1000 e 1500 g. Determinar a massa da amostra
seca em estufa (Mseca);
d) Colocar a massa seca no recipiente para a amostra;
e) Submergir o conjunto (recipiente com a amostra) cuidadosamente em água à
temperatura ambiente. Executar a primeira leitura entre 30 e 60 segundos após
a imersão do conjunto em água;
67
f) Efetuar leituras consecutivas de ganho de massa do conjunto em intervalos pré-
determinados. É importante ressaltar que antes de cada leitura o material deve
ser cuidadosamente agitado para facilitar a saída de ar aprisionado entre as
partículas de agregados;
g) O ensaio deve ser realizado durante o período de 24 horas;
h) Ao fim das 24 horas de ensaio, a água deve ser escoada, e o material colocado
em estufa, para secar até estabilidade de massa, com o propósito de se verificar
a perda de material durante o ensaio.
A taxa de absorção do material seco e a taxa de absorção do material submerso são
calculadas pelas seguintes equações:
#$%&'�%� = ��)*+, − ��)*+-
�$%&'�6.1�
#$/0�%� = ��)*+, − ��)*+-
�$/0�6.2�
Sendo:
Aseca (%) = Taxa de absorção do material seco;
Asub (%) = Taxa de absorção do material submerso;
MSUB – F = Massa do material submerso no instante final, em g;
MSUB – 0 = Massa do material submerso no instante inicial, em g;
MSECA = Massa do material seco em estufa, em g.
O resultado do ensaio de absorção de água do agregado miúdo de RCD (CARNEIRO,
2011) está apresentado na Tabela 6.3, e a Figura 6.3 mostra a curva da taxa de absorção de
água desse agregado, em função do tempo.
Tabela 6.3 – Resultado do ensaio de absorção do agregado miúdo de RCD
Seco Submerso
Absorção (%) 9,42 17,23
Absorção média (%) 13,32 (Fonte: CARNEIRO, 2011)
68
Figura 6.3 – Curva de absorção do agregado miúdo de RCD
(Fonte: Próprio autor)
De acordo com a Figura 6.3, verifica-se que com 10 minutos o material já havia
absorvido em torno de 86% da massa total de água. Com 50 minutos esse percentual foi para
100%, verificando que não há uma variação expressiva entre os tempos citados (10 e 50
minutos).
O Betonlab Pro compensa a absorção de água dos agregados, ao calcular o consumo
dos materiais. Portanto, nesse trabalho, ao compor o banco de dados do programa (conforme
item 3.3.3), foi inserido a taxa de absorção de água dos agregados de RCD referente ao
período de 10 minutos de imersão em água.
6.1.1.4 Compacidade experimental de empacotamento
O protocolo de empacotamento utilizado para a determinação da compacidade
experimental é o mesmo para os agregados naturais (compactação mecânica com vibração,
cujo índice é k = 9,0). A diferença entre esse agregado e o miúdo natural, para a realização
deste ensaio, foi a massa utilizada, pois, para manter o mesmo volume inicial dentro do
cilindro, foi necessário utilizar uma massa menor para o agregado de RCD. A massa utilizada
0,00
2,00
4,00
6,00
8,00
10,00
12,00
14,00
16,00
0,1 1 10 100 1000 10000
Taxa
de
ab
sorç
ão d
e á
gua
mé
dia
(%
)
Tempo (min)
69
nesse ensaio foi de 2,88 kg. O resultado do ensaio de compactação mais vibração está
apresentado na Tabela 6.4.
Tabela 6.4 –Compacidade experimental do agregado miúdo RCD
Agregado Compacidade experimental Miúdo RCD 0,77
6.1.2 Agregado graúdo
As propriedades necessárias desse agregado para a alimentação do banco de dados do
programa são as mesmas das propriedades dos agregados naturais.
6.1.2.1 Distribuição granulométrica
A distribuição granulométrica desse agregado foi determinada através do ensaio de
peneiramento, preconizado pela NBR NM 248 (ABNT, 2003), mesmo procedimento
realizado para todos os outros agregados. O módulo de finura e dimensão máxima estão
apresentados na Tabela 6.5. A curva granulométrica desse agregado é apresentada na Figura
6.4.
Tabela 6.5 - Módulo de finura e dimensão máxima do agregado graúdo RCD
Agregado Dimensão máxima característica (mm) Módulo de finura
Graúdo RCD 19,00 6,54
70
Figura 6.4 – Curva granulométrica do agregado graúdo RCD
(Fonte: Próprio autor)
6.1.2.2 Massa específica
Leite (2001) afirma que, devido ao RCD ser bastante poroso e frágil, seria complicado
utilizar o mesmo procedimento usado para a determinação da massa específica de agregados
naturais, pois é bastante difícil realizar a secagem superficial desse agregado sem desagregá-
lo, e tão pouco afirmar que a água existente nos poros mais superficiais não estaria sendo
retirada durante esse processo de secagem, podendo, portanto, mascarar os resultados. Logo, a
massa específica do agregado graúdo RCD foi determinada através do ensaio proposto por
Leite (2001). Para a realização do ensaio, são necessários os seguintes equipamentos:
a) Balança com resolução mínima de 0,1g e capacidade compatível com a massa
a determinar;
b) Bomba de vácuo capaz de aplicar um vácuo de 88 KPa (66 cm de Hg a 0ºC),
com o propósito de remover as bolhas de ar presentes nas partículas do RCD;
c) Picnômetro ou balão volumétrico de vidro, com capacidade mínima de 1000
ml, cujo gargalo seja maior do que a dimensão máxima do agregado no mínimo
5 mm), e devendo o recipiente possuir algum dispositivo capaz de ajustar a
conexão com a bomba de vácuo;
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
1 10 100
Pas
san
te a
cum
ula
do
(%
)
Peneira (mm)
71
d) Placa de vidro de seção quadrada, cuja aresta seja maior 2 vezes o diâmetro da
abertura do recipiente para a amostra, e espessura de 2mm, no mínimo.
O método de ensaio determina também que todo o material passante na peneira de
abertura de 4,8 mm deve ser descartado, através de peneiramento a seco, seguido de lavagem
cuidadosa dos grãos, em água corrente, com o objetivo de retirar o material pulverulento
aderido.
O ensaio deve ser executado da seguinte forma:
a) Secar a amostra em estufa, à temperatura de (105 - 110)ºC, por um período de
24 horas;
b) Deixar a amostra resfriar à temperatura ambiente, pesando, após o
resfriamento, uma quantidade de material seca e fria de 800 a 1000g.
Determinar a massa da amostra seca em estufa (C);
c) Adicionar água à temperatura ambiente no recipiente de vidro, em quantidade
suficiente para que a amostra fique submersa, sem preenchê-lo completamente;
d) Colocar a amostra no recipiente de vidro contendo a água, mantendo o
conjunto tampado com a placa de vidro e em repouso por um período de 24
horas;
e) Aplicar o vácuo, durante pelo menos 15 minutos, agitando cuidadosamente o
recipiente em intervalos regulares, para promover a saída das bolhas de ar entre
os grãos do agregado;
f) Completar o recipiente com água, à temperatura ambiente;
g) Cobrir o recipiente o qual contém a amostra e a água com a placa de vidro, de
modo que não haja nenhuma bolha de ar aprisionada;
h) Secar cuidadosamente o conjunto externamente, não permitindo a incorporação
de ar ao conjunto;
i) Determinar a massa do conjunto amostra+recipiente+água+placa de vidro (A).
j) Retirar a amostra do recipiente, lavando-o e em seguida preenchendo-o com
água. Colocar a placa de vidro sobre o recipiente de forma que não haja
nenhuma bolha de ar aprisionada no conjunto. Secar externamente o conjunto.
Determinar a massa do conjunto recipiente+água+placa de vidro (B).
A massa específica do agregado graúdo é calculada através da seguinte equação:
72
1 = 23– # + 2 �6.3�
Onde:
γ = massa específica do agregado, em kg/dm³ ou g/cm³;
A = massa da amostra+recipiente+água+placa de vidro, em g;
B = massa do recipiente+água+placa de vidro, em g;
C = massa da amostra seca em estufa, em g.
A Figura 6.5 mostra a configuração do ensaio e resultado do ensaio da massa
especifica do agregado graúdo é apresentado na Tabela 6.6.
Figura 6.5 – Configuração do ensaio de massa específica do agregado graúdo reciclado: retirada das bolhas de ar através da bomba de vácuo (a) e conjunto picnômetro + agregado + água + placa de vidro (b)
(Fonte: Próprio autor)
Tabela 6.6 - Massa específica do agregado graúdo RCD
Agregado Massa específica (g/cm³) Graúdo RCD 2,50
6.1.2.3 Absorção de água
A absorção de agregados graúdos reciclados não deve ser determinada da mesma
forma da realizada para os agregados naturais, pois segundo Leite (2001) secar
superficialmente o agregado graúdo RCD pode acarretar perda de material. Por isso, o ensaio
de absorção foi determinado através do mesmo procedimento utilizado para a determinação
da absorção de água do agregado miúdo de RCD, proposto por Leite (2001). A Tabela 6.7
73
apresenta o resultado do ensaio de absorção de água do agregado graúdo de RCD, e a Figura
6.6 mostra a curva da taxa de absorção de água desse agregado, em função do tempo.
Tabela 6.7 – Resultado do ensaio de absorção do agregado miúdo de RCD
Seco Submerso
Absorção (%) 4,68 8,51
Absorção média (%) 6,59 (Fonte: CARNEIRO, 2011)
Figura 6.6 – Curva de absorção do agregado graúdo de RCD
(Fonte: Próprio autor)
De acordo com a Figura 6.6, verifica-se que com 10 minutos o material já havia
absorvido mais de 50% da massa total de água. Aos 50 minutos, a taxa de absorção de água já
havia alcançado cerca de 76% da massa total de água.
O Betonlab Pro compensa a absorção de água dos agregados, ao calcular o consumo
dos materiais. Portanto, nesse trabalho, ao compor o banco de dados do programa, foi inserido
(conforme item 3.3.4) a taxa de absorção de água dos agregados de RCD referente ao período
de 10 minutos.
0,00
1,00
2,00
3,00
4,00
5,00
6,00
7,00
0,1 1 10 100 1000 10000
Taxa
de
ab
sorç
ão d
e á
gua
mé
dia
(%
)
Tempo (min)
74
6.1.2.4 Compacidade experimental
O procedimento para a determinação da compacidade experimental é o mesmo para os
agregados naturais (compactação mecânica com vibração, cujo protocolo de empacotamento é
k = 9,0). A massa de agregado graúdo utilizado foi 5,64 kg. O resultado do ensaio de
compactação mais vibração está apresentado na Tabela 6.8.
Tabela 6.8 – Compacidade experimental do agregado graúdo RCD
Agregado Compacidade experimental Graúdo RCD 0,53
6.1.3 Determinação dos parâmetros “p” e “q” dos agregados de RCD
A calibração dos parâmetros “p” e “q” dos agregados reciclados foi realizada como
descrito para os agregados naturais. Os concretos foram moldados com substituição de 100%
do volume dos agregados dos traços REF TR e REF TP, de referência. O resultado da
moldagem dos concretos rico e pobre de RCD (MVA TR e MVA TP, respectivamente), está
apresentado na Tabela 6.9. A Figura 6.7 ilustra a calibração desses parâmetros dos agregados
reciclados no Betonlab Pro. Na Tabela 6.10 estão apresentados os valores do “p” e do “q”.
Tabela 6.9 – Consumo (kg/m³) dos materiais constituintes dos concretos e resistência à compressão para a calibração dos parâmetros “p” e “q” dos agregados reciclados
Consumo e Resistência MVA TP REF TR
Consumo de cimento (kg/m³) 229,31 467,53
Consumo de agregado miúdo (kg/m³) 759,71 551,69
Consumo de agregado graúdo (kg/m³) 825,52 897,66
Consumo de água (kg/m³) 291,23 285,19
Consumo de aditivo químico (kg/m³) 3,35 6,08
Resistência à compressão a 1 dia (MPa) 2,96 12,30
Resistência à compressão aos 3 dias (MPa) 5,94 19,70
Resistência à compressão aos 7 dias (MPa) 9,66 24,90
Resistência à compressão aos 28 dias (MPa) 14,92 28,10
75
Figura 6.7 - Calibração dos parâmetros “p” e “q” dos agregados reciclados
(Fonte: Próprio autor)
Tabela 6.10 – Resultado da calibração dos parâmetros “p” e “q” dos agregados reciclados
Agregado Parâmetro “p” Parâmetro “q”
Miúdo RCD 0,8822 0,02274
Graúdo RCD 0,8822 0,02274
6.2 DOSAGEM DOS CONCRETOS RECICLADOS
Foi dosado, através do BetonLab Pro, um concreto reciclado, visando resistência à
compressão, aos 28 dias, de 27 MPa. A partir do traço inicial (“Composition” e “Gâchée nº1”)
fez-se a primeira otimização da mistura, modificando o consumo de água. Como a resistência
à compressão desejada não foi alcançada, realizou-se a segunda otimização, aumentando o
consumo de cimento, e reduzindo ainda mais o consumo de água. Na Figura 6.8 encontra-se a
proporção final por m3 dos materiais constituintes do concreto convencional, bem como os
valores teóricos previstos para as duas propriedades (abatimento e resistência à compressão)
que se pretende validar no presente estudo.
76
Figura 6.8 - Proporção final (em kg/m³) dos materiais constituintes do concreto reciclado
(Fonte: Próprio autor)
O traço unitário, em massa foi 1:1,32:2,27:0,52 (cimento:areia:brita:relação
água/cimento). O teor de argamassa da mistura foi de 51%. Assim como no concreto
convencional, não foram realizados ajustes experimentais, para poder ser analisada a
potencialidade desta ferramenta computacional na dosagem de concretos reciclados, sem a
necessidade de ajustes.
6.3 RESULTADOS
Os resultados dos ensaios realizados na mistura dosada estão apresentados abaixo.
6.3.1 Abatimento do tronco de cone
A Tabela 6.11 mostra o resultado teórico e experimental do ensaio do abatimento do
tronco de cone. A Figura 6.9 mostra a granulometria do concreto reciclado dosado, gerada no
Betonlab Pro.
Proporção final dos materiais constituintes
Propriedades do concreto: Abatimento e resistência à compressão
77
Tabela 6.11 – Valores de abatimento
Ensaio Valor teórico (mm) Valor experimental (mm)
Abatimento tronco de cone 72 17
Os resultados apresentaram uma redução de 76% entre os valores de abatimento da
mistura teórica e experimental, sendo que esse valor reduzido pode estar associado a um
maior travamento das partículas, proporcionado pela forma e textura superficial do RCD
(RASHWAN; ABOURISZK, 1997, citados por LEITE, 2001), visto que o Betonlab Pro, não
considera essa influência para o abatimento, mas apenas para a resistência à compressão
(parâmetro “p”). Outro fator que pode ter acarretado a divergência entre os valores teórico e
experimental do abatimento do concreto foi a elevada absorção de água dos agregados,
provocando a rápida perda de trabalhabilidade (RANVIDRARAJAH, 1987 et al., citado por
LEITE, 2001), podendo esse fator não estar associado ao Betonlab Pro, e sim a uma
insuficiente taxa de compensação de água dos agregados reciclados. Ao observar a Figura 6.9,
verifica-se que o concreto reciclado apresenta uma granulometria contínua, apresentando
grande quantidade de materiais finos. Leite (2001) afirma que a coesão dos concretos
reciclados é alta, devido à presença de finos, bem como, ao atrito entre as partículas. Esse
fator também reduz a trabalhabilidade dos concretos reciclados. A Figura 6.10 mostra o
abatimento da mistura.
Figura 6.9 – Granulometria do concreto reciclado, gerada no Betonlab Pro
(Fonte: Próprio autor)
78
Figura 6.10 – Abatimento da mistura
(Fonte: Próprio autor)
6.3.2 Resistência à compressão
A Tabela 6.12 mostra os resultados e experimentais de resistência à compressão, bem
como, os valores teóricos, calculado no Betonlab Pro. Os CP’s marcados com “*” foram
desconsiderados do cálculo.
Tabela 6.12 – Resultados experimentais e teóricos de resistência à compressão axial do concreto reciclado
CP Idade
(dias)
Tensão
(MPa)
Tensão Média
Experimental (MPa)
Desvio -
padrão CV (%)
Tensão
Teórica (MPa)
01 7 24,40
23,94 0,65 3,00 25,30 02* 7 25,42
03 7 23,48
04 28 27,81
27,68 0,18 1,00 27,10 05 28 27,55
06* 28 26,82
Os resultados de resistência à compressão do concreto reciclado foram bastante
próximos, sendo que a resistência aos 7 e 28 dias divergiram dos resultados teóricos,
respectivamente, em 5% e 2%. O Betonlab Pro admite uma margem de segurança de até 20%
entre o valor experimental e teórico, tanto para mais quanto para menos. A Figura 6.10 e a
79
Figura 6.11 mostram essa faixa de segurança admitida pelo programa, para os valores de
resistência à compressão aos 7 e 28 dias respectivamente, do concreto reciclado estudado.
Figura 6.11 – Limites de resistência à compressão aos 07 dias
(Fonte: Próprio autor)
Figura 6.12 – Limites de resistência à compressão aos 28 dias
(Fonte: Próprio autor)
20,24
25,30
30,36
23,94
19
21
23
25
27
29
31
0 1 2 3 4 5
Re
sist
ên
cia
à co
mp
ress
ão a
os
07
dia
s
LIMITES DE RESISTÊNCIA AOS 7 DIAS RCD - BETONLAB PRO
Limite Inferior - 20%
VALOR TEÓRICO
Limite Superior - 20%
CP MÉDIO
21,68
27,10
32,52
27,68
20
22
24
26
28
30
32
34
0 1 2 3 4
Re
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ão a
os
28
dia
s
LIMITES DE RESISTÊNCIA AOS 28 DIAS RCD - BETONLAB PRO
Limite Inferior - 20%
VALOR TEÓRICO
Limite Superior - 20%
CP MÉDIO
80
Observou-se que o valor médio da resistência à compressão, tanto aos 7 quanto aos 28
dias, se encontram dentro da faixa de segurança admitida pelo programa, demonstrando a
aplicabilidade do Betonlab Pro, também para a dosagem de concretos com agregados de
RCD.
81
7 CONCLUSÕES
O programa Betonlab Pro viabiliza a dosagem de concretos, utilizando para tal o
método do empacotamento compressível (MEC), que realiza tão somente o empacotamento
granular, associado a modelos de comportamento que determinam as propriedades físicas e
mecânicas. Algumas das constantes desses modelos são determinadas através de
caracterização experimental, sendo necessária a realização de alguns ensaios, a exemplo de
compacidade, além dos comumente realizados. Isso é preciso para a composição do banco de
dados do programa. A utilização do programa é bastante facilitada pela usabilidade
apresentada na interface gráfica do Betonlab Pro.
Ao ser realizada a mistura experimental do concreto convencional, ocorreu, para o
abatimento do tronco de cone, uma aumento do valor experimental em relação ao teórico.
Todavia, essa diferença pode não estar associada ao programa Betonlab Pro, e sim
descontinuidade da curva granulométrica deste concreto, ocasionada pela falta de grãos
intermediários entre as granulometrias do agregado graúdo e miúdo, e entre as granulometrias
do agregado miúdo e do cimento. Isso proporciona uma mistura com pouca coesão,
propiciando o seu desmoronamento, o que inviabiliza a análise do abatimento do tronco de
cone. Para as resistências à compressão, houve uma queda dos resultados experimentais,
quando comparados com os valores teóricos, porém, os resultados experimentais se
enquadram na faixa de segurança admitida pelo Betonlab Pro, validando assim a dosagem.
Para os concretos reciclados, os valores experimentais do abatimento do tronco de
cone foram consideravelmente menores do que os valores teóricos, sendo que esse fato pode
estar associado ao maior travamento entre as partículas dos agregados reciclados, função da
sua forma e textura superficial, visto que o Betonlab Pro, ao calcular o parâmetro “p”,
determina a influência da aderência do agregado à pasta na resistência à compressão, não
utilizando esse parâmetro para a determinação do abatimento. A curva granulométrica deste
concreto se apresenta contínua, com a presença de finos. A presença de finos aliada ao atrito
entre as partículas proporcionam elevada coesão do material, reduzindo o abatimento. Outro
fator que pode ter ocasionado essa diferença entre os valores do abatimento é a elevada
absorção de água dos agregados reciclados, que acarreta uma rápida perda de
trabalhabilidade. No que tange a resistência à compressão axial, os resultados teóricos e
experimentais foram bastante próximos, sendo que os valores experimentais se enquadraram
82
na faixa de segurança admitida pelo programa, validando assim, a dosagem de concretos
reciclados contendo agregados de RCD, através do Betonlab Pro.
Portanto, pode-se concluir que os resultados teóricos (obtidos com o programa
Betonlab Pro) e experimentais apresentaram boas correlações tanto para o concreto
convencional quanto para o concreto com agregado reciclado, mesmo não sendo realizado
nenhum ajuste experimental nas misturas. Considerando-se apenas a resistência mecânica, o
Betonlab Pro se mostrou bastante eficiente quando se deseja dosar um concreto com
agregados de RCD. Ressalta-se que o modelo de determinação da propriedade abatimento é
bastante complexo e apresenta alta sensibilidade às variáveis, necessitando de mais estudos.
83
8 SUGESTÕES PARA TRABALHOS FUTUROS
A partir do presente trabalho, surgem algumas sugestões, para possíveis trabalhos futuros:
a) Estudos mais aprofundados sobre as variáveis que podem influenciar o Betonlab Pro
na determinação do abatimento do tronco de cone, de concretos convencionais e
reciclados.
b) Determinação das propriedades mecânicas de concretos reciclados com diversos teores
de substituição, através do Betonlab Pro, com validação experimental.
c) Estudo da retração de concretos reciclados, através do Betonlab Pro, com validação
experimental.
d) Determinação do teor de ar incorporado de misturas de concreto com diferentes teores
de substituição dos agregados naturais, pelos reciclados, com validação experimental.
84
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
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