Boletim Tcnico da Escola Politcnica da USPDepartamento de Engenharia de Construo Civil

ISSN 0103-9830

BT/PCC/499

Concreto projetado elaborado com cimentosespeciais: anlise segundo parmetros de

durabilidade.Jos Carlos Gasparim

Antonio Domingues de Figueiredo

So Paulo - 2008

Escola Politcnica da Universidade de So PauloDepartamento de Engenharia de Construo CivilBoletim Tcnico - Srie BT/PCC

Diretor: Prof. Dr. Ivan Gilberto Sandoval FalleirosVice-Diretor: Prof. Dr. Jos Roberto Cardoso

Chefe do Departamento: Prof. Dr. Orestes Marracini GonalvesSuplente do Chefe do Departamento: Prof. Dr. Alex Kenya Abiko

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Coordenador TcnicoProf. Dr. Alex Kenya Abiko

O Boletim Tcnico uma publicao da Escola Politcnica da USPI Departamento de Engenharia deConstruo Civil, fruto de pesquisas realizadas por docentes e pesquisadores desta Universidade.

Este texto faz parte da dissertao de mestrado de ttulo "Concreto projetado elaborado comcimentos especiais: anlise segundo parmetros de durabilidade", que se encontra disposio comos autores ou na biblioteca da Engenharia Civil.

FICHA CATALOGRFICAGasparim, Jos Carlos

Concreto projetado elaborado com cimentos especiais: anlisesegundo parmetros de durabilidade. - So Paulo: EPUSP, 2008.

15 p. - (Boletim Tcnico da Escola Politcnica da USP,Departamento de Engenharia de Construo Civil, BT/PCC/499)

1. Concreto projetado 2. Cimento 3. Concreto 4. Durabilidade I.Figueiredo, Antonio Domingues de 11. Universidade de So Paulo. EscolaPolitcnica. Departamento de Engenharia de Construo Civil 111. Ttulo IV.Srie

ISSN 0103-9830

CONCRETO PROJETADO ELABORADO COM CIMENTOS ESPECIAIS:ANLISE SEGUNDO PARMETROS DE DURABILIDADE

Jos Carlos Gasparim, Eng.o(a); Antonio Domingues de Figueiredo, Praf. Dr.(b)(a)(b)oepartamento de Construo Civil e Urbana, Escola Politcnica da Universidade de So Paulo

1-0BJETIVO

o presente trabalho tem por objetivo apresentar a anlise experimental de amostrasde concreto projetado, por via seca, elaborado com cimentos especiais, medianteensaios laboratoriais que determinam os principais parmetros de durabilidadeadotados nas especificaes desse material.

2 - MATERIAIS E MTODOS

Foram utilizados quatro tipos de cimentos especiais, produzidos pela HOLCIM doBrasil, especificamente para o uso em concreto projetado:(1)(2)(3)(15)

OURACEM AO-300, formulado com granulometria mais fina e adies de escria dealto-forno e metacaulim, fabricado em Barroso/MG (neste trabalho tambmidentificado como AO-300B);

OURACEM AO-300, com formulao idntica ao primeiro, fabricado emCantagalo/RJ (neste trabalho tambm identificado como AO-300C);

OURACEM PR-200, formulado com granulometria mais fina e adio de escria dealto-forno;

OURACEM PI-SOO, formulado com adio de escria de alto-forno e aditivado comacelerador de pega em p.

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Foram usados tambm, outros dois tipos de cimento tradicionalmente empregadosem concreto projetado, para servirem de referncia: CP V ARI-RS e CPII140-RS.

Como agregado grado, foi utilizado pedrisco de granito e, como agregados midos,areia quartzoza natural lavada de granulometria mdia e areia artificial (p de pedra)de granito.

Foi utilizado processo de projeo por via seca, atravs de uma mquina deprojeo de rotor de cmaras tipo CP-6, compressor de ar com capacidade de750PCM, atravs do qual se imps presso constante de 7kgf/cm2 para o arcomprimido fornecido rede. Tomou-se o cuidado de manter o mesmo mangoteiroem todo o procedimento, com o intuito de minimizar as variaes pertinentes operao manual do sistema e, assim, reduzir o efeito das variveis intervenientes.

2.1 - Moldagem de Placas

o estudo foi baseado na moldagem de placas, de acordo com a NBR-13070 (1998)da ABNT, (9) a partir da projeo, em formas metlicas tipo "caixa" com seotransversal tronco-piramidal, com 65 x 65cm na face aberta, 40 x 40cm no fundo e17cm de profundidade que, segundo FIGUEiREDO, constitui o mtodo maisconfivel para a avaliao das propriedades do concreto projetado, porque reproduz,com bastante similaridade, as condies de obra.(13)(14)

Foram moldadas duas placas por condio, ou seja, duas placas para cada tipo decimento e consumo especificado. Alm disso, para cada cimento, todas as oitoplacas foram projetadas em uma mesma seqncia e posteriormente protegidas demodo a propiciar similaridade de condies. Das placas foram extradostestemunhos cilndricos e, a partir destes, produzidos corpos-de-prova com 75mm dedimetro por 150mm de altura, ou com 100mm de dimetro por 50mm de altura,conforme a necessidade de cada um dos ensaos. (6)

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2.2 - Propores (traos)

Para cada tipo de cimento foram elaboradas misturas secas para a projeo comconsumo estimado de cimento de 300, 350, 400 e 450kg/m3 , de acordo com aTabela 1.

Tabela 1 - Consumos tpicos e respectivos traosutilizadas na projeo

Consumo Trao unitrio(kglm3) Cimento Areia natural Areia artificial Pedrisco

300 1 1,37 2,54 2,10350 1 1,18 2,19 1,87400 1 1,00 1,85 1,65450 1 0,82 1,52 1,43

Consumo Trao por saco de cimento (kg:(kg/m3) Cimento Areia natural Areia artificial Pedrisco

300 50 68,25 126,75 105,00350 50 58,95 109,48 93,62400 50 49,88 92,63 82,50450 50 40,82 75,81 71,42

2.3 - Amostragem

Foram moldadas duas placas para cada proporo e para cada tipo de cimento edestas extrados, no mnimo, trs testemunhos, aleatoriamente, para cada ensaiorealizado. Assim, cada determinao foi feita, em laboratrio, atravs do ensaio detrs corpos-de-prova elaborados a partir dos testemunhos extrados.

Em alguns casos, foram utilizados dois corpos-de-prova, quando a variabilidade domesmo assim o permitiu. Nestes casos, a opo de utilizao de dois corpos-de-prava ser explicitamente indicada a seguir.

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2.4 - Ensaios

Inicialmente foram realizados ensaios de caracterizao do material:

Ensaios de determinao de consistncia segundo a NBR 14278 (1990) daABNT,(10) no qual se utiliza uma agulha de Proctor, diretamente sobre a placarecm-moldada, atravs dos quais pode-se constatar a similaridade domaterial, principalmente nas placas de mesmos cimento e trao, garantindo,assim, a representatividade da amostragem.

Os principais ensaios realizados, considerados como balizadores do potencial dedurabilidade do material, que normalmente constam das especificaesbrasileiras(13) e internacionais(11)(17), foram os seguintes:

Absoro de gua por capilaridade, de acordo com a NBR-9779 (1995) daABNT, atravs de trs corpos-de-prova (75mm de dimetro por 150mm dealtura) por placa;(7)

Migrao de ons cloreto, segundo a norma ASTM-1272 (1996), atravs dequatro corpos-de-prova (100mm de dimetro por 50mm de altura) por placa;(4)

Carbonatao acelerada, segundo recomendao do RILEM (1993), cominsuflao permanente de gs CO2, em teor de 5% de saturao, comverificaes aos 14, 28, 35 e 42 dias de exposio, atravs de dois corpos-de-prova (75mm de dimetro por 75mm de altura) por placa;(24)

Penetrao de gua sob presso, conforme a NBR-10787 (1994) da ABNT(adaptada para os testemunhos extrados), atravs de dois corpos-de-prova(100mm de dimetro por 50mm de altura) por trao; (8)

Resistividade eltrica, mediante utilizao de equipamento modelo "Res;" damarca "Proceq", conforme TC-154 (RILEM, 2001), em trs corpos-de-prova(75mm de dimetro por 150mm de altura) por placa.(25)

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Viabilizados por reaproveitamento de corpos-de-prova dos ensaios anteriores, foramadicionalmente realizados ensaios de resistncia mecnica, que tambmcontriburam para caracterizao do material:

Resistncia compresso axial*, conforme a norma NBR-5739 (1994) daABNT, a partir de dois ou trs corpos-de-prova (75mm de dimetro por150mm de altura) por placa, aps 91 dias de idade. (9)

3 - RESULTADOS

Os resultados dos ensaios de absoro capilar, correspondente altura deascenso de gua, foram expressos em milmetros (mm).

Sabe-se que a migrao de ons cloreto acelerada pela passagem de umacorrente eltrica e, ento, proporcional carga eltrica passante atravs da amostra,conforme prope o ensaio. Portanto, os resultados desses ensaios, esto foramexpressos atravs da carga passante (Coulomb).(22)(23)

O avano da carbonatao, no concreto, proporcional raiz quadrada do tempo ea uma constante de proporcionalidade (k), prpria de cada material e condio deexposio. Como as amostras foram submetidas s mesmas condies e tempo deexposio, os resultados, para efeito de comparao entre si, sero expressosatravs do "k" calculado, expresso em (mm x an01/2).

Nos ensaios de penetrao de gua sob presso, segundo a norma, devem serverificadas as profundidades atingidas pela gua, mediante o seccionamento docorpo-de-prova, que neste caso conduziu medida de aproximadamente 50mm parapraticamente todas as amostras, portanto, para efeito de comparao entre si e a fimde propiciar uma visualizao mais precisa, os resultados sero expressos emmililitros (ml).

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Os resultados de resistivdade eltrica, fomecidos diretamente pelo equipamentoutilizado, so expressos em (khom x cm).

Os resultados foram correlacionados com os traos atravs do consumo de cimentoe comparados entre si.

Os resultados obtidos dos ensaios balizadores de durabilidade realizados estoresumidos na tabela 2.

Tabela 2 - Resumo dos resultados dos ensaios balzadores de durabilidade.

ENSAIO Consumo TIPO DE CIMENTO(kalm3) AD-300B AD-300C PR-200 PI-SOO ARI/RS CPIII40/RSAbsoro 300 38 44 39 97 102 68350 35 32 37 87 97 66Capilar 400 33 29 36 81 90 60(mm) 450 29 28 32 65 72 54Migrao 300 1.222 1.268 1.498 5.154 8.018 3.086Cloretos 350 798 981 1.229 5.062 7.011 3.290

(coulomb) 400 524 882 1.100 3.052 6.247 3.139450 422 632 934 2.484 5.309 3.084Carbonatao 300 26 24 27 54 38 65

Acelerada 350 18 19 24 31 32 56400 11 13 20 22 21 46

k(mm x ano '112) 450 4 6 7 10 14 36Penetrao de 300 85 98 100 168 208 225

gua sob 350 60 65 90 98 93 155400 50 63 88 83 80 103Presso (ml) 450 45 53 70 70 55 85

Resistividade 300 47 63 52 18 15 26Eltrica 350 56 67 57 20 17 29

(khom x em 400 65 68 64 24 16 30450 51 71 67 27 19 35

Os resultados obtidos dos ensaios de resistncia mecnica, realizados a partir doreaproveitamento de corpos-de-prova dos ensaios supracitados, esto resumidos natabela 3.

Tabela 3 - Resumo dos resultados dos ensaios de resistncia compresso axial.ENSAIO Consumo TIPO DE CIMENTO(kg/m3) AD-300B AD-300C PR-200 PI-SOO ARI/RS CPIII40/RS

Resistncia 300 54 36 47 37 37 36Compresso 350 64 37 48 41 45 38400 70 44 55 48 45 42(MPa) 450 76 47 59 49 53 44

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4 - ANLISE DE RESULlADOS

Da observao dos dados apresentados na Tabela 2, pode-se verificar que osresultados dos ensaios de Absoro de gua por Capilaridade, Migrao de onsCloreto, Penetrao de gua sob Presso e os coeficientes de avano da frente decarbonatao (k) calculados para os ensaios de Carbonatao Aceleradaapresentaram decrscimo, com aumento de consumo, para todos os tipos decimento ensaiados, conforme j era esperado.

Interpreta-se que quanto mais baixos os ndices obtidos desses ensaios, maisfavorvel, pois isso pode significar baixa permeabilidade, (12) propriedade de naturalinteresse para a durabilidade(l8X19), uma vez que quanto menor a permeabilidademenor ser a chance de ingresso de agentes deletrios.

Por outro lado, os resultados de resistividade eltrica apresentaram variaocrescente com o aumento de consumo, para todos os tipos de cimento ensaiados,conforme tambm j era esperado.

A resistividade inversamente proporcional condutividade, esta responsvel pelaao de eletrlitos no concreto, responsveis pela formao de pilhas eletrolticas econseqente corroso de armaduras, (19)(20) portanto, estima-se que o concreto sertanto mais durvel quanto maior for sua resistividade eltrica.

Nota-se, porm, que as diferenas obtidas dos resultados de todos os ensaios foramais expressivas entre os tipos de cimento que entre a variao do consumo,fazendo com que esta ltima varivel no se apresente mais decisiva na definiodo comportamento do material quanto a primeira.

Pode-se observar a similaridade de comportamento dos concretos elaborados comos cimentos especiais DURACEM AD-300B, DURACEM PR-200 e DURACEM AD-300C e a ntida superioridade, em comparao com os concretos elaborados comcimentos convencionais CP 11140 e CP V ARI RS, e mesmo com o cimento especial

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DURACEM PI-SOO, que tambm tiveram comportamentos semelhantes entre si,formando, assim, duas "famlias" bem distintas.

Em face do exposto, considera-se que a tendncia de evoluo dos resultados,caracterizados para cada uma das duas famlias possa ser visualizado, a ttulo de

comparao, atravs dos grficos apresentados a seguir.

ABSORO CAPILAR110100

-E 90.. 80O1< 70

~ 60O 50ti)UI 40