UNIVERSIDADE VALE DO RIO DOCE CURSO DE … · Tabela 4 Ensaio granulométrico areia natural ..... 29 Tabela 5 Ensaio granulométrico pó de pedra

UNIVERSIDADE VALE DO RIO DOCE

FACULDADE DE ENGENHARIA

CURSO DE ENGENHARIA CIVIL

Alessandro Andrade Faria

Brenno Lynikon Campos Leite

Carlos Alberto Martini

Diego Pereira do Nascimento Lopes

UTILIZAÇÃO DE PÓ DE PEDRA DE GNAISSE NA FABRICAÇÃO DE CONCRETO

GOVERNADOR VALADARES

2011

ALESSANDRO ANDRADE FARIA

BRENNO LYNIKON CAMPOS LEITE

CARLOS ALBERTO MARTINI

DIEGO PEREIRA DO NASCIMENTO LOPES


Projeto de Pesquisa submetido ao Curso de

Engenharia Civil da Faculdade de Ciências Exatas

da Universidade Vale do Rio Doce, como requisito

para obtenção do grau bacharel em Engenharia

Civil.

Orientador: Anderson Caetano Gusmão

Co-orientadora: Msc. Adriana de Oliveira Leite

Coelho

GOVERNADOR VALADARES

2011

ALESSANDRO ANDRADE FARIA

BRENNO LYNIKON CAMPOS LEITE

CARLOS ALBERTO MARTINI

DIEGO PEREIRA DO NASCIMENTO LOPES


Projeto de Pesquisa submetido ao Curso de

Engenharia Civil da Faculdade de Ciências Exatas

da Universidade Vale do Rio Doce, como requisito

para obtenção do grau bacharel em Engenharia

Civil.

Governador Valadares, 07 de dezembro de 2011.

Banca Examinadora:

____________________________________

Msc. Adriana de Oliveira Leite Coelho

__________________________________ Prof. Anderson Caetano Gusmão Universidade Vale do Rio Doce

____________________________________ Prof. Rodrigo Rocha de Carvalho Universidade Vale do Rio Doce

AGRADECIMENTOS

Gostaria de agradecer a Deus, meus parentes, minha noiva, mestres, meus amigos

e todos aqueles que contribuíram, apoiaram e me encorajaram nos momentos de

dificuldade. Quero também compartilhar com todos a alegria deste momento e dizer

que sem a ajuda destas pessoas com certeza eu não conseguiria atingir esse meu

objetivo.

Alessandro Andrade Faria

Agradeço a meus mestres, a esta universidade, seu corpo de Direção e

Administrativo, que oportunizaram a janela que hoje vislumbro um horizonte

superior, eivado pela mais acendrada confiança no mérito e ética aqui presente. O

Muito Obrigado é mísero por tamanha competência.

A minha família, a minha companheira Bruna e minha filha Thainá que nos

momentos de minha ausência dedicada ao estudo, sempre fizeram entender que o

futuro é feito a partir da constante dedicação no presente.

Em especial, aquele, que me permitiu tudo isso, ao longo de toda a minha vida, e,

não somente nestes anos como universitário, a você meu Deus, obrigado,

reconheço cada vez mais em todos os meus momentos, que o Senhor é o maior

mestre, que uma pessoa pode conhecer e reconhecer!

Brenno Lynikon Campos Leite

Gostaria de agradecer a Deus, que tem sido extremamente generoso para comigo, a

minha esposa Roberta e meus filhos Maria e Pedro, meus pais Luiz Ramires e Nilda,

meus irmãos Nádia e Tiago, meu cunhado e grande amigo Adilho, meus colegas de

faculdade em especial a aqueles que tornaram a sala de meu apartamento em sala

de estudos (Alessandro, Diego, Rafael, Marcelo e Gustavo). A todos os mestres da

UNIVALE, serei eternamente grato, sempre terei orgulho de minha Universidade.

Carlos Alberto Martini

Primeiramente gostaria de agradecer a Deus por ter me iluminado e me ajudado a

fazer as escolhas para minha vida.

Gostaria de agradecer também a todos os meus familiares, principalmente aos meus

avôs Pedrolina e Joaquim e a todos os meus tios e tias Cleidelvane, Cleunildes,

Clauton, Clessia, Cleyner, Clêde e a minha mãe Clessiana por terem me ensinado a

ser uma pessoa de valor, educado, me dado amor e me ensinado a superar meus

desafios, muito obrigado por tudo que vocês me ensinaram e me deram.

Gostaria de agradecer também a todos os meus amigos que são chaves

importantíssimas na minha vida, muito obrigado.

Diego Pereira do Nascimento Lopes

O grupo agradece:

A nossos orientadores Prof.ª Adriana de Oliveira Leite Coelho e Prof. Anderson

Caetano Gusmão, pela dedicação, paciência, disponibilidade em todos os

momentos.

Ao Eng. Luis Eugenio Maia da Solução Engenharia pelo apoio na execução dos

ensaios de módulo estático de elasticidade.

À UNIVALE pela confiança depositada na utilização do laboratório de concreto.

À UFMG especialmente Roberto Lois e Prof. José Márcio Fonseca Calixto pela

execução dos ensaios de micrografia e os ensinamentos.

A colega Brunna Rodrigues pelas horas de compartilhamento de informações.

RESUMO

A adição de materiais alternativos na fabricação de concreto tem

proporcionado a redução dos custos finais da obra, do impacto ambiental e em

muitos casos se tornando item primordial para a viabilidade técnica e econômica do

projeto.

A utilização de pó de pedra em substituição parcial a areia natural é uma

realidade verificada em grandes obras de engenharia ou mesmo pequenos projetos

com menor responsabilidade estrutural.

Dentro desse cenário o objetivo desse trabalho é analisar o comportamento

do concreto com relação A/C de 0,65 com substituição de 15% e 30% do montante

de areia natural da dosagem, por pó de pedra de gnaisse.

Palavras-chave : concreto, adição de pó de pedra.

ABSTRACT

The addition of alternative materials in the manufacture of concrete has

offered to reduce the final cost of the work, reducing the environmental impact and in

many cases becoming essential item for the technical and economic feasibility of the

project.

The use of stone dust partially replace natural sand is a fact verified this major

engineering works for small projects with less structural responsibility.

In this scenario the objective of this paper is to analyze the behavior of concrete with

w/c ratio of 0.65 with replacement of 15% and 30% of the amount of natural sand

dosing.

Keywords: concrete, addition of stone dust.

RELAÇÃO DE FIGURAS

Figura 1 Representação esquemática da zona de transição (Metha e Monteiro,

1994) ....................................................................................................... 26

Figura 2 Preparo das amostras para ensaio granulométrico .................................. 29

Figura 3 Curva granulométrica areia natural .......................................................... 30

Figura 4 Curva granulométrica pó de pedra ........................................................... 31

Figura 5 Curva granulométrica 15% de pó de pedra + 85 % de areia natural ........ 32

Figura 6 Curva granulométrica 30% de pó de pedra + 70 % de areia natural ........ 33

Figura 7 Módulo de finura do agregado miúdo ....................................................... 34

Figura 8 Curva granulométrica da brita 01 ............................................................. 35

Figura 9 Demonstrativo do material pulverulento presente no agregado miúdo ..... 36

Figura 10 Ensaios de abatimento “slump test” representação gráfica ...................... 41

Figura 11 Determinação do abatimento pelo ensaio do tronco cone ........................ 41

Figura 12 Execução das moldagens dos corpos de prova ....................................... 43

Figura 13 Moldes preenchidos, aguardando enrijecimento do concreto para

acabamento .............................................................................................. 43

Figura 14 Determinação da resistência a compressão das dosagens na prensa

hidráulica .................................................................................................. 43

Figura 15 Evolução da resistência a compressão .................................................... 44

Figura 16 Equipamento para microscopia eletrônica de varredura .......................... 48

Figura 17 Limpeza das amostras ............................................................................. 49

Figura 18 Amostra preparada para o ensaio ............................................................ 49

Figura 19 Micrografia (x100) – Amostra 01 – Detalhe de microfissura no contato

agregado pasta......................................................................................... 50


agregado pasta......................................................................................... 50


agregado pasta......................................................................................... 50

Figura 22 Micrografia (x1000) – Amostra 01 – Detalhe da pasta ............................. 50

Figura 23 Micrografia (x150) – Amostra 01 – Aspectos gerais da mistura na zona de

transição ................................................................................................... 50

Figura 24 Micrografia (x250) – Amostra 01 – Aspectos gerais da mistura na zona de

transição ................................................................................................... 50

Figura 25 Micrografia (x150) – Amostra 01 – Detalhe da mistura na zona de

transição ................................................................................................... 51

Figura 26 Micrografia (x25) – Amostra 03 – Detalhe da pasta com micro fissura .... 51

Figura 27 Micrografia (x150) – Amostra 03 – Detalhe da pastada zona de

transição ................................................................................................... 51

Figura 28 Micrografia (x500) – Amostra 03 – Detalhe da pastada zona de

transição ................................................................................................... 52

Figura 29 Micrografia (x150) – Amostra 03 – Detalhe de bolha de ar incorporado

com microfissura ...................................................................................... 52

Figura 30 Micrografia (x150) – Amostra 03 – Detalhe da zona de transição ............ 52

Figura 31 Micrografia (x150) – Amostra 03 – Detalhe do contato agregado/pasta,

descontinuidade das microfissuras ........................................................... 52

RELAÇÃO DE TABELAS

Tabela 1 Limites máximos de material pulverulento aceitável ................................. 20

Tabela 2 Limites da distribuição granulométrica do agregado miúdo ...................... 21

Tabela 3 Limites da distribuição granulométrica do agregado graúdo .................... 22

Tabela 4 Ensaio granulométrico areia natural ......................................................... 29

Tabela 5 Ensaio granulométrico pó de pedra .......................................................... 30

Tabela 6 Composição granulométrica 15% de pó de pedra + 85 % de areia

natural ...................................................................................................... 31

Tabela 7 Composição granulométrica 30% de pó de pedra + 70 % de areia

natural ...................................................................................................... 32

Tabela 8 Módulo de finura do agregado miúdo ....................................................... 33

Tabela 9 Composição granulométrica da brita 01 ................................................... 34

Tabela 10 Determinação do material pulverulento do agregado miúdo .................... 35

Tabela 11 Consumo de Água (l/m³) – Método ABCP/ACI ......................................... 37

Tabela 12 Volume compactado seco (Vc) de agregado graúdo por m³ de concreto . 38

Tabela 13 Dosagens utilizadas ................................................................................. 39

Tabela 14 Ensaios de abatimento “slump test” ......................................................... 40

Tabela 15 Resistência a compressão ....................................................................... 42

Tabela 16 Determinação do módulo estático de elasticidade do concreto – traço 01 –

100 % areia natural .................................................................................. 46


85 % areia natural + 15 % pó de pedra .................................................... 46


70 % areia natural + 30 % pó de pedra .................................................... 47

LISTA DE UNIDADES

cm centímetro

cm³ centímetro cúbico

dm³ decímetro cúbico

g grama

GPa giga Pascal

kg quilograma

kgf quilograma-força

kN quilo Newton

m metro

m² metros quadrados

m³ metros cúbicos

min minuto

ml mililitro

mm milímetro

MPa mega Pascal

N Newton

º grau

ºC grau Celsius

LISTA DE ABREVIATURAS

ABCP Associação Brasileira de Cimento Portland

ABNT Associação Brasileira de Normas Técnicas

A/C Fator Água Cimento

CP´s Corpos de Prova

Fc Resistência à compressão do concreto obtida de um corpo de prova

Fcj Resistência à compressão do concreto a j dias de idade

Fck Resistência característica do concreto à compressão especificada no

projeto estrutural

NBR Norma Brasileira Regulamentadora

SUMÁRIO

CAPITULO 1 INTRODUÇÃO ................................................................................ 14

1.1 CONSIDERAÇÕES INICIAIS ................................................................... 14

1.2 JUSTIFICATIVA ....................................................................................... 14

1.3 OBJETIVO ................................................................................................ 15

1.3.1 Objetivo geral..................................... ..................................................... 15

1.3.2 Objetivos específicos ............................. ................................................ 15

1.4 DELIMITAÇÕES DA PESQUISA.............................................................. 15

CAPITULO 2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA ............................. .............................. 17

2.1 O CIMENTO ............................................................................................. 17

2.1.1 Definição ......................................... ........................................................ 17

2.1.2 Hidratação do cimento ............................. .............................................. 17

2.2 AGREGADOS .......................................................................................... 18

2.2.1 Características dos agregados ..................... ........................................ 18

2.2.1.1 Distribuição granulométrica ....................... ........................................... 19

2.2.1.2 Material pulverulento ............................. ................................................ 19

2.2.2 Tipos de agregados ................................ ................................................ 20

2.2.2.1 Areia natural...................................... ...................................................... 20

2.2.2.2 Brita – pedra britada ............................. .................................................. 21

2.2.2.3 Pó de pedra ....................................... ...................................................... 22

2.2.2.4 Mistura de agregados .............................. .............................................. 22

2.3 CONCRETO ............................................................................................. 23

2.3.1 Definição ......................................... ........................................................ 23

2.3.2 Dosagens de concreto .............................. ............................................. 23

2.3.3 Características dos concretos ..................... ......................................... 24

2.3.3.1 Custo ............................................. .......................................................... 24

2.3.3.2 Trabalhabilidade .................................. ................................................... 24

2.3.3.3 Resistência ....................................... ...................................................... 24

2.3.3.4 Durabilidade ...................................... ...................................................... 25

2.3.3.5 Vazios na pasta endurecida ........................ .......................................... 25

2.3.3.6 Zona de transição ................................. .................................................. 26

2.4 DESENVOLVIMENTO SUSTENTÁVEL ................................................... 27

CAPITULO 3 APRESENTAÇÃO E ANÁLISE DOS RESULTADOS ............. ....... 28

3.1 INTRODUÇÃO ......................................................................................... 28

3.2 AGREGADOS .......................................................................................... 28

3.2.1 Ensaios granulométricos ........................... ............................................ 28

3.2.2 Determinação do material pulverulento ............. .................................. 35

3.3 CONCRETO ............................................................................................. 36

3.3.1 Dosagens .......................................... ...................................................... 36

3.3.1.1 Determinação do consumo de água e de cimento ...... ........................ 36

3.3.1.2 Determinação do consumo de agregado graúdo ........ ........................ 37

3.3.1.3 Determinação do consumo de agregado miúdo ......... ......................... 38

3.3.1.4 Tabela de dosagens ................................ ............................................... 39

3.3.2 Ensaio de abatimento .............................. .............................................. 40

3.3.3 Resistência a compressão .......................... .......................................... 42

3.3.4 Módulo estático de elasticidade do concreto ....... ............................... 44

3.3.5 Micrografia eletrônica de varredura ............... ....................................... 47

CAPITULO 4 CONCLUSÕES E SUGESTÕES .................................................... 53

4.1 INTRODUÇÃO ......................................................................................... 53

4.2 CONCLUSÕES ........................................................................................ 53

4.3 SUGESTÕES PARA TRABALHOS FUTUROS........................................ 54

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ........................ ................................................. 56

14

1.1 CONSIDERAÇÕES INICIAIS

A sociedade espera que os profissionais da engenharia tenham capacidade de

resolver as necessidades de infra-estrutura que crescem paralelamente com o

crescimento da população e também de seu poder aquisitivo. Desta forma cada vez

mais se faz necessário a utilização do material que tem tomado conta da paisagem

das cidades, o concreto.

Com a preocupação cada vez mais difundida do crescimento sustentável,

onde a base é que o homem não deve ser privado do progresso, mas também tem o

dever de se preocupar com as gerações posteriores, a utilização de materiais

alternativos, com menor impacto ambiental tem se tornado um dever do engenheiro

e também uma exigência da própria sociedade.

Desta forma a utilização do pó de pedra na fabricação de concreto está

alinhada com o momento da engenharia no país e ao mesmo tempo em que

teríamos uma diminuição da extração da areia, utilizaríamos um material que pode

ser considerado um subproduto do processo de britagem, o pó de pedra.

1.2 JUSTIFICATIVA

Neste trabalho optou-se por um tema que envolvesse os assuntos atuais

relacionados à engenharia civil, que são:

a) Diminuição do impacto ambiental;

b) Utilização de materiais alternativos;

c) Diminuição dos custos finais do processo;

CAPITULO 1 INTRODUÇÃO

15

Buscou-se também no mesmo trabalho analisar a viabilidade técnica e econômica

de um mesmo processo.

1.3 OBJETIVO

1.3.1 Objetivo geral

Demonstrar que a utilização o pó de pedra em substituição parcial da fração de

areia natural na fabricação do concreto tem viabilidade técnica e econômica.

1.3.2 Objetivos específicos

a) Avaliar diferentes porcentagens de substituição de areia natural por pó de

pedra;

b) Avaliar o comportamento da composição granulométrica da areia natural

com adição do pó de pedra;

c) Determinar diferenças no produto final, quanto a abatimento, resistência a

compressão e módulo estático de elasticidade;

d) Verificar se há acréscimos de resistência na zona de transição agregado

pasta de cimento com análise da microestrutura;

1.4 DELIMITAÇÕES DA PESQUISA

Para a realização de nosso trabalho tínhamos um leque muito grande de

opções, porém por limitações de tempo fizemos algumas escolhas, respeitando

sempre os nossos objetivos. Sendo assim, a parte experimental limitou-se aos

seguintes fatores:

16

a) Uso de apenas um tipo de cimento; optamos pelo CP III 32 RS da Cauê;

b) Utilização de agregados industrializados de apenas uma central de

britagem; optamos pela Pedreira São João;

c) Toda a areia natural utilizada nos estudos foi dragada do Rio Doce;

d) Os estudos foram realizados com A/C 0,65.

Essas limitações foram necessárias a fim de se direcionar o estudo para o

objetivo que é verificar a viabilidade técnica e econômica da utilização do pó de

pedra na fabricação de concreto.

17

2.1 O CIMENTO

2.1.1 Definição

A ASTM C 150 define o cimento Portland como um aglomerante hidráulico

produzido pela moagem do clínquer, que consiste essencialmente de silicatos de

cálcio hidráulicos, usualmente com uma ou mais formas de sulfato de cálcio como

uma produto de adição. Os clínqueres são nódulos de 5 a 25 mm de diâmetro de um

material sintetizado, produzido quando uma mistura de matérias primas de

composição pré-determinada e aquecida a altas temperaturas.

2.1.2 Hidratação do cimento

Segundo Metha e Monteiro (1994) o cimento Portland anidro não aglomera

areia e agregado graúdo: ele só adquire a propriedade adesiva quando misturado à

água, comumente chamada de hidratação do cimento e gera produtos que possuem

características de pega e endurecimento.

O cimento Portland é uma mistura heterogênea de vários compostos e, por

isso, no processo de hidratação, ocorrem reações simultâneas dos compostos

anidros com a água. No entanto, sabe-se que os compostos não se hidratam na

mesma velocidade e que os aluminatos se hidratam mais rapidamente do que os

silicatos. Na verdade o enrijecimento (perda de consistência) e a pega (solidificação)

características da pasta do cimento Portland, são amplamente determinadas por

reações de hidratação envolvendo os aluminatos.

CAPITULO 2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA

18

Os silicatos, que compõem aproximadamente 75% do cimento Portland

comum, tem um importante papel na determinação das características de

endurecimento (taxa de desenvolvimento da resistência).

2.2 AGREGADOS

Para Bauer (2000) agregado é o material particulado, incoesivo, de atividade

química praticamente nula, constituído de misturas de partículas cobrindo extensa

gama de tamanhos. O termo “agregado” é de uso generalizado na tecnologia do

concreto; nos outros ramos da construção é conhecido, conforme cada caso, pelo

nome específico: fíler, pedra britada, bica-corrida, rachão, etc.

Silva (1985) classifica os agregados como naturais ou artificiais referentes à

forma de sua obtenção. Os artificiais são aqueles que são obtidos através de

processo industrial. Os naturais são aqueles que não têm sua constituição íntima

alterada, podendo sofrer lavagem, polimento etc.

Quanto a sua granulometria Silva (1985) classifica os agregados como

miúdos ou graúdos, sendo os agregados miúdos:

a) Filler: material que passa na peneira 0,075 mm;

b) Areia: material que passa na peneira 4,8 mm;

Os agregados graúdos são:

a) Seixo rolado: material retido na peneira 4,8 mm;

b) Brita ou pedra britada: material obtido pela trituração de rochas e retido na

peneira 4,8 mm.

Silva (1985) acrescenta que o filler entre outras utilidades pode ser utilizado na

fabricação de concretos para colmatar vazios ou na adição a cimentos.

2.2.1 Características dos agregados

Metha e Monteiro (1994) esclarecem que ao contrário do cimento, e embora

ocupem 60 a 80 por cento do volume do concreto, os agregados são

19

frequentemente considerados como um material de enchimento inerte e, portanto,

não se dá muita importância ao seu possível efeito nas propriedades do concreto. É

considerável a influência que os agregados podem exercer na resistência,

estabilidade dimensional e durabilidade do concreto. Além destas propriedades

importantes do concreto endurecido, os agregados têm um papel fundamental na

determinação do custo e da trabalhabilidade das dosagens, portanto, é impróprio

serem tratados com menos respeito do que os cimentos.

Conforme Bauer (2000) os agregados podem ser:

a) Naturais: Os que já encontram em forma particulada na natureza: areia e

cascalho.

b) Industrializados: Os que têm sua composição particulada obtida por

processos industriais. Nestes casos, a matéria-prima pode ser: rocha,

escória de alto-forno e argila.

2.2.1.1 Distribuição granulométrica

Bauer (2000) explica que a distribuição granulométrica tem influência na

trabalhabilidade do concreto fresco, alta porcentagem de material fino (~0,15mm)

exige aumento de água de amassamento e, conseqüentemente, de cimento, para o

mesmo fator água/cimento, aumentando assim o custo do concreto.

Por outro lado, ainda sob visão de Bauer (2000) a ausência de finos também

diminui a trabalhabilidade, torna o concreto sujeito a maior exsudação com grande

permeabilidade, muito sujeito a agentes agressivos. Aumentando o teor de cimento

da dosagem, se reduz esse inconveniente, porém aumenta-se a retração e o custo.

2.2.1.2 Material pulverulento

A NBR 7211 (2005) define por material pulverulento a fração que passa na

peneira 75 µm através de processo de lavagem, conforme a NBR NM 46 (2003). Na

20

Tabela 1 são apresentados os limites de material pulverulento para os agregados

utilizados na fabricação de concreto.

Tabela 1 Limites máximos de material pulverulento aceitável

Material Limite

Agregado Miúdo - Natural

Concreto submetido a desgaste superficial

> 3,0%

Concreto protegido do desgaste superficial

> 5,0%

Agregado Miúdo – Obtido pelo processo de

britagem 1

Concreto submetido a desgaste superficial

> 10,0%

Concreto protegido do desgaste superficial

> 12,0%

Agregado Graúdo > 1,0 %

1 Desde que seja possível comprovar por apreciação petrográfica conforme NBR 7389 que os grãos constituintes não interferem nas propriedades do concreto.

Fonte: ABNT NBR 7211 (2005), modificada.

Ainda segundo a NBR 7211 (2005) para o agregado total da mistura pode ser

aceito até 6,0 por cento de material pulverulento1.

Para Silva (1985) o material pulverulento é formado principalmente, por

partículas de argila (0,002 mm) e também silte (0,002 mm a 0,006). A ação da argila

depende de certos fatores tais como: proporções de vazios dos agregados,

perfeição da mistura e quantidade de água utilizada na mistura. Se a argila envolve

os grãos do agregado, formando uma película que não separa durante a mistura, ela

é altamente prejudicial, ainda que esteja em pequenas quantidades. Na areia, a

eliminação da argila, às vezes, é mais prejudicial que a própria presença desta.

2.2.2 Tipos de agregados

2.2.2.1 Areia natural

Segundo Bauer (2000) a Areia natural, geologicamente é um sedimento

clástico inconsolado, de grãos em geral quartzosos de diâmetros entre 0,06 e 2,0

21

mm. Para ser considerada como material de construção precisa ter os grãos

formados de material consistentes, não necessariamente quartzosos.

As Areias de rio são depósitos sedimentares que se formam nos leitos de

alguns rios. A extração é realizada através de dragas de sucção, que bombeiam a

água, contendo de 5 a 10 por cento de areia, para lagoas de decantação, onde o

material é retirado. Essas instalações para extração de areia de rio são chamadas

portos de areia.

A NBR 7211 (2005) classifica as areias em duas faixas, denominadas

utilizável e ótima, conforme Tabela 2 .

Tabela 2 Limites da distr ibuição granulométrica do agregado miúdo

Fonte: ABNT NBR 7211

2.2.2.2 Brita – pedra britada

Bauer (2002) explica que a brita é o agregado obtido a partir de rochas

compactas que ocorrem em depósitos geológicos – jazidas, pelo processo industrial

de fragmentação controlada da rocha maciça.

Conforme a NBR 7211 (2005), a utilização da brita é subdividida em 4 faixas

granulométricas apresentadas na Tabela 3 .

22

Tabela 3 Limites da distr ibuição granulométrica do agregado graúdo

Fonte: ABNT NBR 7211

2.2.2.3 Pó de pedra

Bauer (2000) afirma que por razões decorrentes da natureza do próprio

processo industrial, as pedreiras produzem sistematicamente, além de pedra britada,

o pó de pedra, agregado de graduação 0 a 4,8 mm. Sua curva granulométrica pode

diferir algum tanto de pedreira para pedreira, pois ele é formado de toda material que

passa na peneira industrial 2,4mm. Tem maior porcentagem de finos das areias

padronizadas.

2.2.2.4 Mistura de agregados

Silva (1985) cita que quando não está disponível um agregado com a

granulometria adequada, pode-se misturar com outro, de modo a corrigir essa

deficiência.

23

2.3 CONCRETO

2.3.1 Definição

Tartuce e Giovannetti (1990) definem o concreto com uma mistura de

agregados miúdos e graúdos, cimento e água. Estes três materiais, reunidos e bem

misturados, constituem uma massa plástica que endurece ao fim algumas horas,

transformando-se em pedra artificial com o decorrer do tempo.

2.3.2 Dosagens de concreto

Bauer (2000) afirma que os estudos de dosagens têm há muito tempo,

preocupado os técnicos que, vêm se dedicando ao estudo do concreto e seus

constituintes. Em uma escavação de + 4.000 a.C., no Iraque, foi encontrado uma

construção executada parcialmente com concreto.

Metha e Monteiro (1994) definem dosagem de concreto:

A seleção dos materiais componentes dos concretos é o primeiro passo na busca da obtenção de concretos com certas e desejadas características de desempenho; o passo seguinte é um processo chamado dosagem do concreto através do qual é obtida a proporção ideal entre esses componentes. Apesar da dosagem dos concretos ser governada por sólidos princípios técnicos, pode-se dizer, por várias razões plausíveis, que o processo de dosagem não está diretamente ligado ao campo da ciência. (Metha e Monteiro, 1994, p.311, grifo do autor)

Os autores lembram que a proporção dos materiais componentes tem grande

influência no custo e nas propriedades dos concretos, e que o processo de dosagem

é considerado mais uma arte do que uma ciência.

Ainda segundo Metha e Monteiro (1994) um dos propósitos das dosagens é

atender requisitos previamente estabelecidos sendo que a trabalhabilidade e a

resistência a compressão a uma idade definida são normalmente as principais.

Outro propósito é a obtenção de uma mistura que atenda os requisitos de

desempenho ao menor custo possível.

24

2.3.3 Características dos concretos

2.3.3.1 Custo

Para Metha e Monteiro (1994) os materiais constituintes devem ser escolhidos

entre os tecnicamente aceitáveis e, ao mesmo tempo, economicamente viáveis.

Às vezes, paradigmas ou mesmo razões desconhecidas, nem sempre válidas,

levam a utilização de materiais mais caros. Como o cimento custa muito mais caro

do que o agregado, todo o empenho possível deve ser feito no sentido de reduzir o

consumo de cimento numa mistura, sem claro sacrificar as propriedades desejadas

do concreto.

2.3.3.2 Trabalhabilidade

Metha e Monteiro (1994) definem trabalhabilidade:

Trabalhabilidade do concreto fresco determina a facilidade com a qual um concreto pode ser manipulado sem segregação nociva. De todas as formas, um concreto que seja difícil de lançar e adensar não só aumentará o custo de manipulação como também terá resistência, durabilidade e aparência inadequada. De forma similar, misturas com elevada segregação e exsudação, são mais difíceis e mais caras na hora do acabamento e fornecerão concreto menos durável. Portanto trabalhabilidade pode afetar tanto o custo como a qualidade do concreto. (Metha e Monteiro, 1994, p.311, grifo dos autores)

2.3.3.3 Resistência

De acordo com Metha e Monteiro (1994) a resistência de um material é a

capacidade deste resistir à tensão sem ruptura. De qualquer modo ao contrário da

maioria dos materiais estruturais, o concreto contém microfissuras antes mesmo de

ser submetido a tensões externas. Nos projetos de estruturas de concreto a

resistência é a propriedade normalmente especificada. Isto porque, comparada com

a maioria das propriedades, a resistência é relativamente fácil de ser ensaiada.

25

Contudo, muitas propriedades do concreto, como módulo de elasticidade,

estanqueidade, impermeabilidade e resistência á agressividade do ambiente, são

diretamente relacionadas à resistência à compressão.

2.3.3.4 Durabilidade

Segue definição para durabilidade:

O termo durabilidade de um material refere-se ao seu tempo de vida útil sob condições ambientais dadas. A pasta é alcalina; conseqüentemente a exposição a águas ácidas é prejudicial ao material. Nestas condições a impermeabilidade do concreto, e a estanqueidade da estrutura , tornam-se os principais fatores determinantes da durabilidade. A impermeabilidade da pasta é uma característica altamente apreciada porque se assume que uma pasta impermeável resultaria num concreto impermeável (o agregado no concreto é assumido geralmente como impermeável). (Metha e Monteiro, 1994, p. 35, grifos dos autores)

Seguindo o raciocínio de Metha e Monteiro (1994) fica óbvio que o tamanho e

a continuidade dos poros na estrutura do concreto determinam a sua

permeabilidade. Resistência e permeabilidade da pasta são duas faces da mesma

moeda.

2.3.3.5 Vazios na pasta endurecida

A porosidade no cimento hidratado distribui-se da seguinte forma (Metha e Monteiro, 1994):

a) Poros de gel ou entre camadas de C-S-H : (silicatos de cálcio hidratados,

resultante da hidratação dos silicatos) que são vazios muito pequenos e

não tem influência na resistência do concreto;

b) Vazios capilares: são os espaços não preenchidos pelos componentes

sólidos da hidratação do cimento. A quantidade e principalmente a

distribuição do tamanho dos poros afetam a resistência da pasta.

c) Poros de ar incorporado: possuem forma esférica, com dimensões

superiores aos vazios capilares. Podem ser decorrentes de má vibração do

concreto, ou terem sido incorporadas com a utilização de aditivos. Devido a

26

suas grandes dimensões reduzem bastante a resistência do concreto e

aumentam a permeabilidade.

2.3.3.6 Zona de transição

Metha e Monteiro (1994) enfatizam que a zona de transição representa a

região interfacial entre as partículas de agregado graúdo e a pasta. Sendo uma

camada delgada, tipicamente de 10 a 50 µm de espessura envolta do agregado,

normalmente mais fraca do que a pasta e que o agregado, desta forma exerce

grande influência nas propriedades do concreto.

Embora constituída dos mesmos elementos que a pasta, a estrutura e as propriedades da zona de transição diferem das da matriz de pasta. Conseqüentemente, é desejável tratar a zona de transição como uma fase distinta da estrutura do concreto. (Metha e Monteiro, 1994, p. 37)

Figura 1 Representação esquemática da zona de transição (Metha e Monteiro, 1994)

Metha e Monteiro (1994) citam que a causa de adesão entre os produtos de

hidratação e o agregado são as forças de atração de Van der Waals; portanto, a

27

resistência da zona de transição em qualquer ponto depende dos vazios presentes,

mesmo para concreto com baixas relações A/C os volumes de vazios nas primeiras

idades serão maiores que na pasta. Desta forma a zona de transição tem menor

resistência. Entretanto, com o aumento da idade a resistência na zona de transição

tende a ficar igual ou maior do que a resistência da pasta. Isso porque a

cristalização de novos produtos nos vazios da zona de transição, através de reações

químicas lentas entre constituintes da pasta de cimento e o agregado, formam

silicato de cálcio hidratado no caso de agregados silicosos ou carboaluminatos em

caso de calcário.

2.4 DESENVOLVIMENTO SUSTENTÁVEL

Segue definição de desenvolvimento sustentável:

A definição mais aceita para desenvolvimento sustentável é o desenvolvimento capaz de suprir as necessidades da geração atual, sem comprometer a capacidade de atender as necessidades das futuras gerações. É o desenvolvimento que não esgota os recursos para o futuro . Essa definição surgiu na Comissão Mundial sobre Meio Ambiente e Desenvolvimento, criada pelas Nações Unidas para discutir e propor meios de harmonizar dois objetivos: o desenvolvimento econômico e a conservação ambiental (WWF Brasil, grifos nossos).

Ainda segundo WWF - Brasil a base para o desenvolvimento sustentável está

na conscientização da sociedade que os recursos naturais são finitos. Esse conceito

leva em consideração o desenvolvimento econômico, mas sempre levando em conta

o meio ambiente.

Profissionais da área de engenharia têm apresentado preocupação com a

utilização de materiais alternativos na construção civil.

Além disso, no futuro todas as nações terão de considerar a economia indireta que representa a utilização adequada dos resíduos industriais, reduzindo a poluição e preservando as fontes de recursos naturais, ao invés de lançá-los irresponsavelmente no meio ambiente (Metha e Monteiro 1994, p. 314, grifos do autor)

“Para um engenheiro, o Desenvolvimento Sustentável é praticamente intrínseco

à função uma vez que ele concebe, projeta, cria e inova em diversos segmentos,

sempre com a visão de longo prazo” (Poliquezi, 2011).

28

CAPITULO 3 APRESENTAÇÃO E ANÁLISE DOS RESULTADOS

3.1 INTRODUÇÃO

Foram realizados ensaios de granulometria, determinação do material

pulverulento do agregado utilizado. No concreto fresco foram executados ensaios de

abatimento e no concreto endurecido, determinação da resistência a compressão,

determinação do módulo estático de elasticidade e análise microscópica de

varredura.

3.2 AGREGADOS

3.2.1 Ensaios granulométricos

Para a realização das dosagens foram realizados ensaios granulométricos de

amostra de areia natural e pó de pedra conforme NBR NM 248 (2003), as amostras

foram coletadas conforme NBR NM 26 (2000) e preparadas conforme NBR NM 27

(1998) (Figura 2).

Todos os agregados industrializados utilizados nos estudos foram obtidos

pela britagem de gnaisse.

Na Tabela 4 são apresentados os resultados do ensaio granulométrico

realizado com amostra da areia natural.

29

Figura 2 Preparo das amostras para ensaio granulométrico

Tabela 4 Ensaio granulométrico areia natural

Abertura Material

Peneiras (mm)

Retido Acumulado

g % g %

9,50 - - -

4,80 5,30 0,52 5,30 0,52

2,40 30,60 2,99 35,90 3,51

1,20 119,20 11,67 155,10 15,18

0,60 330,70 32,36 485,80 47,54

0,30 444,00 43,45 929,80 91,00

0,15 86,10 8,43 1.015,90 99,42

Fundo 5,90 0,58 1.021,80 100,00

Total 1.021,80 100,00

Diâmetro Máximo 4,8 mm

Módulo de Finura 2,57

Na Figura 3 é apresentada a curva granulométrica da areia. É possível

verificar que a amostra se encaixa dentro dos limites que a NBR 7211(2005) define

como zona utilizável, ou seja, atende os requisitos granulométricos para a utilização

na fabricação de concreto. Porém, se utilizarmos como referência os limites

estabelecidos pela NBR 7211(2005) como zona ótima o material encontra-se fora de

faixa, ficando visível a falta de material entre as peneiras 0,30 e 0,15 mm.

30

Figura 3 Curva granulométrica areia natural


realizado com amostra do pó de pedra.

Tabela 5 Ensaio granulométrico pó de pedra

Abertura Material Peneiras

(mm) Retido Acumulado

g % g %

9,50 - - - 4,75 4,20 0,45 4,20 0,45 2,36 163,00 17,40 167,20 17,85 1,18 128,40 13,71 295,60 31,55 0,60 118,20 12,62 413,80 44,17 0,30 140,70 15,02 554,50 59,19 0,15 185,30 19,78 739,80 78,97

Fundo 197,00 21,03 936,80 100,00 Total 936,80 100,00

Diâmetro Máximo 4,8 mm Módulo de Finura 2,32

A Figura 4 mostra a curva granulométrica do pó de pedra. É possível verificar

que há excesso de finos no material sendo que na peneira 0,15 mm o material não

atende a faixa indicada pela norma como aceitável.

9,504,802,401,200,600,300,150

10

20

30

40

50

60

70

80

90

1000,10 1,00 10,00 P

orce

ntag

em R

etid

a A

culu

mul

ada

(%)

Abertura Peneiras (mm)

Limites Zona Utilizável NBR 7211 Limites Zona Ótimal NBR 7211 Areia Natural

31

Figura 4 Curva granulométrica pó de pedra

Na Tabela 6 são apresentados os valores teóricos para a composição entre

as duas areias, sendo utilizados 85 por cento de areia natural e 15 por cento de pó

de pedra.

Tabela 6 Composição granulométrica 15% de pó

de pedra + 85 % de areia natural

Abertura Material

Peneiras (mm)

Retido Acumulado g % g %

9,50 - - - - 4,80 5,14 0,51 5,14 0,51 2,40 50,46 5,00 55,60 5,51 1,20 120,58 11,95 176,18 17,46 0,60 298,83 29,61 475,00 47,07 0,30 398,51 39,49 873,51 86,57 0,15 100,98 10,01 974,49 96,57

Fundo 34,57 3,43 1.009,05 100,00 Total 1.009,05 100,00


A Figura 5 mostra a curva granulométrica teórica da composição entre as

duas areias, sendo utilizados 85 por cento de areia natural e 15 por cento de pó de

9,504,802,401,200,600,300,150

10

20

30

40

50

60

70

80

90

1000,10 1,00 10,00

Por

cent

agem

Ret

ida

Acu

lum

ulad

a (%

)


Limites Zona Utilizável NBR 7211 Limites Zona Ótimal NBR 7211 Pó de Pedra

32

pedra. É possível verificar melhora na curva granulométrica do material, mesmo

assim o material fica levemente fora dos limites indicados como zona ótima.

Figura 5 Curva granulométrica 15% de pó de pedra + 85 % de areia natural

Na Tabela 7 são apresentados os valores teóricos para a composição entre

as duas areias, sendo utilizados 70 por cento de areia natural e 30 por cento de pó

de pedra.

Tabela 7 Composição granulométrica 30% de pó de pedra + 70 % de areia natural



g % g %

9,50 - - - - 4,80 4,97 0,50 4,97 0,50 2,40 70,32 7,06 75,29 7,56 1,20 121,96 12,24 197,25 19,80 0,60 266,95 26,79 464,20 46,59 0,30 353,01 35,43 817,21 82,02 0,15 115,86 11,63 933,07 93,65

Fundo 63,23 6,35 996,30 100,00 Total 996,30 100,00


9,504,802,401,200,600,300,150

10

20

30

40

50

60

70

80

90

1000,10 1,00 10,00

Por

cent

agem

Ret

ida

Acu

lum

ulad

a (%

)


Limites Zona Utilizável NBR 7211 Limites Zona Ótimal NBR 7211 Composição 85% AN + 15%PP

33

Na Figura 6 é apresentada a curva granulométrica teórica da composição

entre as duas areias, sendo utilizados 70 por cento de areia natural e 30 por cento

de pó de pedra. É possível verificar que o material praticamente está dentro dos

limites indicados pela NBR 7211 (2005) como zona ótima.

Figura 6 Curva granulométrica 30% de pó de pedra + 70 % de areia natural

A Tabela 8 apresenta estudo do comportamento da variação do módulo de

finura do agregado miúdo nas condições estudadas, comparando com os valores

estabelecidos pela NBR 7211 (2005).

Tabela 8 Módulo de finura do agregado miúdo

Material Módulo de Finura

Resultado Encontrado

Zona Ótima Zona Utilizável Inferior Superior

Agregado Miúdo

Areia natural 2,57 2,20 2,90 1,55 3,50

Pó de pedra 2,32 2,20 2,90 1,55 3,50

85% areia natural + 15% pó de pedra

2,54 2,20 2,90 1,55 3,50

70% areia natural + 30% pó de pedra

2,50 2,20 2,90 1,55 3,50

A Figura 7 é mostra graficamente o comportamento da variação do módulo de

finura do agregado miúdo nas condições estudadas.

9,504,802,401,200,600,300,150

10

20

30

40

50

60

70

80

90

1000,10 1,00 10,00

Por

cent

agem

Ret

ida

Acu

lum

ulad

a (%

)

Abertura Peneiras (mm)Limites Zona Utilizável NBR 7211 Limites Zona Ótimal NBR 7211 Composição 70%AN + 30%PP

34

Figura 7 Módulo de finura do agregado miúdo


realizado com amostra de brita 01 utilizada na realização dos ensaios.

Tabela 9 Composição granulométrica da brita 01



g % g % 25,40 - - - - 19,05 644,30 644,30 12,90 12,90 12,50 4.070,00 4.714,30 81,47 94,37 9,50 237,20 4.951,50 4,75 99,12 6,30 33,90 4.985,40 0,68 99,80

Fundo 10,10 4.995,50 0,20 100,00 Total: 4.995,50 100,00

Na Figura 8 é possível verificar que a curva granulométrica da brita ensaiada

está fora dos limites preconizados pela NBR 7211 (2005) para a zona

granulométrica 9,5/25 mm, comumente conhecida como brita 01.

2,57 2,32

2,54 2,50 2,20

2,90

1,55

3,50

-

0,50

1,00

1,50

2,00

2,50

3,00

3,50

4,00

Areia Natural Pó de Pedra 85% Areia Natural + 15% Pó de Pedra

70% Areia Natural + 30% Pó de Pedra

Mód

ulo

de F

inur

a

Material Ensaiado

35

Figura 8 Curva granulométrica da brita 01 3.2.2 Determinação do material pulverulento

Na Tabela 10 são apresentados os valores obtidos para os ensaios de

determinação do material pulverulento através do método por lavagem NBR NM 46

(2003), salientamos que nas composições entre os dois agregados miúdos a

determinação foi executada através de cálculo proporcional.

Tabela 10 Determinação do material

pulverulento do agregado miúdo

Composição Resultado Limite (NBR 7211)

Areia Natural 0,54 3,00 Pó de pedra 6,53 10,00

85% de Areia Natural + 15% de Pó de Pedra 1,43 6,00

70% de Areia Natural + 30% de Pó de Pedra 2,33 6,00

Na Figura 9 são apresentados graficamente os valores de material

pulverulento, fica evidente que em todas as situações o agregado miúdo atende a

NBR 7211 (2005).

25,4

0

19,0

5

12,5

0

9,50

6,30

-10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

1,00 10,00 100,00 Por

cent

agem

Ret

ida

Acu

lum

ulad

a (%

)

Abertura Peneiras (mm)Limites 9,5/25 - NBR 7211 Brita 01

36

Figura 9 Demonstrativo do material pulverulento presente no agregado miúdo

3.3 CONCRETO

3.3.1 Dosagens

As dosagens foram determinadas seguindo o método da ABCP/ACI,

desenvolvido com base nos métodos do American Concrete Institute (ACI) e

Portland Cement Institute (PCI), adaptado a realidade brasileira pela ABCP,

considerando a utilização de agregados graúdos britados e areia natural extraída

dos leitos de rios, ambos atendendo a NBR 7211 (2005).

3.3.1.1 Determinação do consumo de água e de ciment o

Partimos de uma relação água cimento (A/C) previamente definido de 0,65,

desta forma como queríamos obter “slump test” entre 8 e 10 cm iniciamos os

trabalhos com a utilização de 205 Kg/m³ de água (conforme Tabela 11 ), após a

-

2,00

4,00

6,00

8,00

10,00

12,00

Areia Natural Pó de pedra 85% de Areia Natural + 15%

de Pó de Pedra

70% de Areia Natural + 30%

de Pó de Pedra

Mat

eria

l Pul

veru

lent

o (%

)

Agregado

Resultado Limite (NBR 7211)

37

execução de algumas dosagens experimentais verificou-se que para a obtenção do

abatimento preconizado seria necessário a utilização de 210 Kg/m³ de Água e 323

Kg/m³ de Cimento CP III 32 RS fabricado pela Cauê.

Tabela 11 Consumo de Água (l/m³) – Método ABCP/ACI

Abatimento do tronco de cone

(mm)

Dimensão máxima característica do agregado graúdo (mm)

9,5 19,1 25,4 31,8 38,1 40 a 60 220 195 190 185 180 60 a 80 225 200 195 190 185

80 a 100 230 205 200 195 190 Fonte: ABCP

3.3.1.2 Determinação do consumo de agregado graúdo

Seguindo os passos indicados pelo método da ABCP/ACI a definição do

consumo do agregado graúdo é realizada pela fórmula abaixo, em nosso caso

iremos utilizar para as dosagens agregado graúdo com diâmetro máximo de 19,1

mm, ou seja, brita 01.

�� . � � = Consumo de agregado graúdo;

� � = Volume compactado por m³ de concreto (Tabela 12 ;

� = Massa unitária compactada, considerado 1.450 kg/m³ (2).

2 Valor fornecido pelo Prof. Anderson Caetano Gusmão com base em dados históricos da Concreteira Valemix.

38

Tabela 12 Volume compactado seco (Vc) de agregado graúdo por m³ de concreto

Módulo de Finura da

Areia

Diâmetro máximo (mm)

9,5 19,1 25,4 31,8 38,1 1,80 0,645 0,770 0,795 0,820 0,845 2,00 0,625 0,750 0,775 0,800 0,825 2,20 0,605 0,730 0,755 0,780 0,805 2,40 0,585 0,710 0,735 0,760 0,785 2,60 0,565 0,690 0,715 0,740 0,765 2,80 0,545 0,670 0,695 0,720 0,745 3,00 0,525 0,650 0,675 0,700 0,725 3,20 0,505 0,630 0,655 0,680 0,705 3,40 0,485 0,610 0,635 0,660 0,685 3,60 0,465 0,590 0,615 0,640 0,665

Fonte: ABCP

3.3.1.3 Determinação do consumo de agregado miúdo

Como a somatória dos volumes dos materiais é obrigatoriamente 1 m³ de

concreto com as formulas apresentadas na seqüência é possível encontrar a

quantidade de agregado miúdo a ser incorporado na mistura.

�� = Volume de cimento (m³);

�� = Volume de água (m³);

�� = Volume de agregado graúdo (m³);

�� = volume de agregado miúdo (m³).

�� . ��

��

� ��

� ��

�

= Consumo de cimento (kg);

�= Consumo de agregado graúdo (kg);

�= Consumo de água (kg);

� = Massa específica do cimento

considerado 3.125 kg/m³ (2);

��= Massa específica do agregado

graúdo considerado 2.750 kg/m³ (2);

��= Massa específica da água.

Considerado 1.000 kg/m³.

2 Valor fornecido pelo Prof. Anderson Caetano Gusmão com base em dados históricos da Concreteira Valemix.

39

3.3.1.4 Tabela de dosagens

Na Tabela 13 são apresentadas as dosagens utilizadas para a realização dos

ensaios, foram executadas 3 amostras, mantendo o A/C em 0,65, consumo de água

e cimento, variando assim o agregado, principalmente com a substituição de

porcentagem da areia natural por pó de pedra

Tabela 13 Dosagens uti l izadas

Dosagem Relação a/c Material Quantidade Unidade

Traço Base - 100

% areia natural

0,65

Cimento 323

Kg

Água 210

Areia Natural 850

Artificial -

Brita 1 1000

2 -

Dosagem Relação A/C Material Quantidade Unidade

Traço 01- 85 % areia natural e

15 % pó de pedra

0,65

Cimento 323

Kg

Água 210

Areia Natural 710

Artificial 126

Brita 1 1015

2 -

Dosagem Relação A/C Material Quantidade Unidade

Traço 01- 70 % areia natural e

30 % pó de pedra

0,65

Cimento 323

Kg

Água 210

Areia Natural 585

Artificial 251

Brita 1 1015

2 -

40

3.3.2 Ensaio de abatimento

Conforme a NBR NM 67 (1998) e Bauer (2000) o ensaio de abatimento é

executado num molde metálico de 30 cm de altura, na forma de tronco de cone com

20 cm na base inferior e 10 cm na base superior, apoiado sobre uma chapa metálica

rígida. Nesse molde é colocado o concreto fresco em 3 camadas iguais, adensadas,

cada uma, com 25 golpes, por uma barra de 16 mm de diâmetro com 60 cm de

comprimento. Em seguida o molde é retirado, verticalmente, deixando o concreto

sem apoio lateral. Sob a força da gravidade, a massa abate, mais ou menos

simetricamente, aumentando seu diâmetro médio, enquanto sua altura diminui. O

abatimento ou slump corresponde à diferença entre 30 cm e a altura após a

remoção do molde (Figura 11).

Consideramos durante o processo de dosagem do concreto que nosso

objetivo era a obtenção de concreto com trabalhabilidade entre 8 a 10 cm de

abatimento pelo método do tronco cone NBR NM 67 (1998). Na Tabela 14 são

apresentados os resultados obtidos.

Tabela 14 Ensaios de abatimento “slump test”

Traço Abatimento (cm)

Previsto Encontrado

01 – 100% areia natural 8 a 10 9

02 – 85% areia natural +

15% pó de pedra 8 a 10 12

03 – 70% areia natural +

30% pó de pedra 8 a 10 14

Na Figura 10 os resultados obtidos são representados graficamente e

comparados com os valore definidos no ato da elaboração da dosagem pelo método

da ABCP/ACI.

41

Figura 10 Ensaios de abatimento “slump test” representação gráfica

Os ensaios de abatimento demonstram aumento de trabalhabilidade no

concreto com a substituição de fração da areia natural por pó de pedra. Visualmente

durante a execução dos ensaios foi verificado que as dosagens com pó de pedra

incorporado na mistura apresentaram maior coesão e menor tendência à

segregação.

Figura 11 Determinação do

abatimento pelo ensaio do tronco cone

0

2

4

6

8

10

12

14

16

01 – 100% areia natural

02 – 85% areia natural + 15% pó

de pedra

03 – 70% areia natural + 30% pó

de pedra

Aba

timen

to (

cm)

Abatimento (cm) Previsto

Abatimento (cm) Encontrado

42

3.3.3 Resistência a compressão

Foram moldados 6 corpos, conforme NBR 5739 para cada dosagem de prova

10 x 20 cm (Figura 12 e Figura 13) para a execução de ensaios de resistência a

compressão nas idades de 3, 7 e 28 dias, sendo rompidos 2 corpos de prova por

idade.

Os corpos de prova foram capeados com a utilização de enxofre derretido e

rompidos na prensa hidráulica manual (Figura 14).

Todos os procedimentos para ensaios de resistência a compressão foram

realizados no laboratório da Univale.

Na Tabela 15 são apresentadas as informações referentes aos ensaios de

ruptura dos corpos de prova, bem como, os resultados obtidos.

Tabela 15 Resistência a compressão

Traço 1 Data da Moldagem 08/10/11 Hora: 17:30

Idade dias 3 7 28

Data 11/10/11 15/10/11 05/11/11

Corpo de Prova CP 1 CP 2 CP 1 CP 2 CP 1 CP 2

fc kg 7.800 7.200 9.000 9.800 12.400 13.200

MPa 9,9 9,2 11,5 12,5 15,8 16,8

Média (MPa) 9,5 12,0 16,3


Idade dias 3 7 28

Data 14/10/11 18/10/11 08/11/11


fc kg 6.800 7.500 9.400 9.000 12.800 13.000

MPa 8,7 9,5 12,0 11,5 16,3 16,6

Média (MPa) 9,1 11,7 16,4


Idade dias 3 7 28

Data 15/10/11 19/10/11 09/11/11


fc kg 9.300 8.100 12.100 11.600 16.000 15.000

MPa 11,8 10,3 15,4 14,8 20,4 19,1

Média (MPa) 11,1 15,1 19,7

43

Figura 12 Execução das moldagens dos corpos de prova

Figura 13 Moldes preenchidos, aguardando enrijecimento do

concreto para acabamento

Figura 14 Determinação da resistência a compressão das

dosagens na prensa hidráulica

Na Figura 15 é apresentada graficamente a evolução da resistência a

compressão das amostras, fica evidente que a dosagem com 100 por cento de areia

natural e a com substituição de 15 por cento da fração de areia por pó de pedra,

apresentaram resultados muito próximos, ficando claro que para as amostras

realizadas não houve diferenças consideráveis relacionados à resistência a

compressão. Porém na dosagem com substituição de 30 por cento da areia natural

44

por pó de pedra houve acréscimo de resistência a compressão da ordem de 20,21

por cento.

Figura 15 Evolução da resistência a compressão

3.3.4 Módulo estático de elasticidade do concreto

O ensaio de módulo estático de elasticidade do concreto foi realizado tendo

como parâmetro a norma ABNT NBR 8522 (2008).

Foram moldados 5 corpos de prova 10 x 20 cm para cada dosagem para a

execução dos ensaios aos 28 dias.

O ensaio foi realizado pela empresa Solução Engenharia, localizada em

Ipatinga, Minas Gerais, empresa especializada em tecnologia de concreto com

equipamentos e profissionais capacitados para a execução dos mesmos.

Para o ensaio de módulo de elasticidade foi utilizado um compressímetro com

bases independentes, constituído por dois anéis, ambos rigidamente fixados ao

corpo de prova e com dois relógios comparadores fixados, neste caso, diretamente

opostos.

9,1

11,7

16,4

9,5 12,0

16,3

11,1

15,1

19,7

-

5,0

10,0

15,0

20,0

25,0

3 7 28

Res

istê

ncia

(M

Pa)

Idade de Ruptura

Resistência a Compressão

Traço 01 - Base Traço - 02 - Adição 15% Traço - 03 - Adição 30%

45

Os relógios comparadores têm a função de garantir que a carga seja

distribuída igualmente por todo o corpo de prova e que o mesmo se deforme

igualmente.

O primeiro passo para a execução do ensaio consiste na compressão até o

rompimento de dois corpos de prova de cada traço conforme norma ABNT NBR

5739, para obtermos a sua resistência a compressão. A média das resistências

obtidas por este ensaio é utilizada para determinar a tensão do limite superior, que é

a tensão correspondente a 30% da tensão de ruptura (fc) adotada para cada traço.

Após definida a tensão do limite superior inicia-se o ensaio do módulo de

elasticidade conforme norma ABNT NBR 8522 (2008) utilizando o compressímetro

com bases independentes. O corpo-de-prova é centralizado e fixado no mesmo com

a utilização de pinos pontiagudos que se penetram ao corpo-de-prova, não deixando

que o mesmo deslize. O processo é realizado utilizando-se quatro etapas.

Na primeira etapa o corpo-de-prova foi levado a prensa e submetido à tensão

limite superior com velocidade de (0,45 + 0,15) MPa/s e foi mantido neste nível por

sessenta segundos, e em seguida o mesmo foi descarregado a uma força próxima

de zero.

Na segunda etapa o corpo-de-prova foi submetido a uma tensão de 0,5 MPa

e mantida neste nível durante sessenta segundos, em seguida se elevou a tensão

de carregamento até atingir a tensão do limite superior sendo mantida neste nível

durante sessenta segundos. Apos este processo o corpo-de-prova foi descarregado

a uma força próxima de zero.

Na terceira etapa foi realizado o mesmo procedimento feito na segunda etapa,

e na quarta e última etapa o corpo-de-prova foi carregado novamente à tensão de

0,5 MPa e mantidas por sessenta segundos, em seguida foi realizado a primeiro

registro de deformação. Em seguida foi elevada a tensão para o limite superior e

mantida por sessenta segundos, onde foi feito o segundo registro de deformação.

Depois de feita a leitura das deformações elevou-se a tensão com a mesma

velocidade até a ruptura do mesmo, obtendo a resistência efetiva do concreto (fc.ef).

Na Tabela 16 são apresentados os resultados obtidos pela Solução

Engenharia para os ensaios realizados com o traço base, ou seja, utilizando como

agregado miúdo apenas a areia natural.

46

Tabela 16 Determinação do módulo estático de elasticidade do concreto – traço 01 – 100 % areia natural

Idade 28 dias

fc (MPa) 14,9

Corpo de Prova CP 1 CP 2 CP 3

L (real, mm) 100,00 100,00 100,00

δa (MPa) 0,5 0,5 0,5

δb (MPa) 4,5 4,5 4,5

εa 0,0000000 0,0000000 0,0000000

εb 0,0002950 0,0002700 0,0002950

fcef (MPa) 18,2 17,9 17,4

Ec (GPa) 13,4 14,6 13,4

Média (GPa) 13,8


Engenharia para os ensaios realizados com a dosagem onde 15 por cento agregado

miúdo foi substituído pelo pó de pedra.

Tabela 17 Determinação do módulo estático de elasticidade do concreto – traço 02 – 85 % areia natural + 15 % pó de pedra

Idade 28 dias

fc (MPa) 13,5


L (real, mm) 100,00 100,00 100,00

δa (MPa) 0,5 0,5 0,5

δb (MPa) 4,0 4,0 4,0

εa 0,0000000 0,0000000 0,0000000

εb 0,0002850 0,0002400 0,0002900

fcef (MPa) 16,8 16,0 16,2

Ec (GPa) 12,4 14,7 12,2

Média (GPa) 13,1

47


Engenharia para os ensaios realizados com a dosagem onde 30 por cento agregado

miúdo foi substituído pelo pó de pedra.

Tabela 18 Determinação do módulo estático de elasticidade do concreto – traço 03 – 70 % areia natural + 30 % pó de pedra

Idade 28 dias

fc (MPa) 17,3


L (real, mm) 100,00 100,00 100,00

δa (MPa) 0,5 0,5 0,5

δb (MPa) 5,2 5,2 5,2

εa 0,0000000 0,0000000 0,0000000

εb 0,0002950 0,0003000 0,0003000

fcef (MPa) 23,1 22,1 22,7

Ec (GPa) 15,8 15,6 15,6

Média (GPa) 15,7 3.3.5 Microscopia eletrônica de varredura

Os ensaios para a obtenção das micrografias eletrônicas de varredura - MEV

foram executados no Centro de Microscopia da Universidade Federal de Minas

Gerais – UFMG (Erro! Fonte de referência não encontrada. ).

48

Figura 16 Equipamento para microscopia eletrônica de varredura

Foram analisados o traço base (traço 01), com 100 por cento de areia natural

e o traço com substituição de 30 por cento da areia natural por pó de pedra (traço

03). Desta forma a dosagem com 15 por cento de pó de pedra foi excluída do

ensaio.

Na execução dos ensaios as amostras estavam com idade de 51 dias para o

traço base e 47 dias para o traço com 30 por cento de pó de pedra.

Para a execução dos ensaios foram utilizados fragmentos retirados da

superfície dos corpos de provas rompidos. Depois de seca as amostras foram

preparadas para a análise com a utilização de bombinha de ar para poder tirar as

impurezas da superfície (Figura 17). As amostras foram fixadas em uma chapa de

alumínio utilizando uma fita dupla face (Erro! Fonte de referência não

encontrada. ) para que a peça com as amostras pudesse ser fixada dentro do MEV,

que em seu interior é capaz de girar a peça para poder encontrar os melhores

ângulos para obtenção das imagens.

49

Figura 17 Limpeza das amostras

Figura 18 Amostra preparada para o ensaio

Após as amostras terem sido colocadas dentro do microscópio iniciou o

processo para poder gerar as imagens de alta ampliação. A máquina gerou um

vácuo em seu interior onde estavam fixadas as amostras para que as mesmas

pudessem ser analisadas. A formação das imagens é dada através de elétrons

secundários e dos retroespalhados. Na medida em que o feixe de elétrons primários

vai varrendo a amostra estes sinais vão sofrendo modificações de acordo com a

variação da superfície. Os eletros secundários fornecem a imagem de topografia da

superfície da amostra e são os responsáveis pela obtenção das imagens de alta

resolução, já os retroespalhados fornecem a imagem característica de variação de

composição do material.

Os micrografias obtidas para a dosagem definida com amostra 01, ou seja o

traço base com 100 por cento de areia natural são apresentadas da Figura 19 a

Figura 25.

50

Figura 19 Micrografia (x100) – Amostra 01

– Detalhe de microfissura no contato agregado pasta





Figura 22 Micrografia (x1000) – Amostra

01 – Detalhe da pasta


– Aspectos gerais da mistura na zona de transição


– Aspectos gerais da mistura na zona de transição

51


– Detalhe da mistura na zona de transição

Os micrografias obtidas para a dosagem definida com amostra 03, ou seja o

traço com substituição de 30 por cento de areia natural por pó de pedra são

apresentadas da Figura 26 a Figura 31.


– Detalhe da pasta com micro f issura


– Detalhe da pastada zona de transição

52


– Detalhe da pastada zona de transição


– Detalhe de bolha de ar incorporado com microfissura


– Detalhe da zona de transição


– Detalhe do contato agregado/pasta, descontinuidade das microfissuras

53

CAPITULO 4 CONCLUSÕES E SUGESTÕES

4.1 INTRODUÇÃO

Tínhamos inicialmente a expectativa que a substituição de parcela do agregado

miúdo comumente utilizado na fabricação de concreto, a areia natural, pelo pó de

pedra seria benéfica para as propriedades do concreto.

4.2 CONCLUSÕES

Com a execução dos ensaios percebemos que com a composição entre a

areia natural e o pó de pedra foi possível melhorar a curva granulométrica do

produto composto, no caso em que foram utilizados 70 por cento de areia natural e

30 por cento de pó de pedra, a curva granulométrica ficou praticamente dentro da

faixa ótima na norma.

Nos ensaios de abatimento vou verificado que as dosagens de concreto com

frações de pó de pedra apresentaram melhor trabalhabilidade, fato esse

comprovado em ensaio. Visualmente ficou claro que as dosagens com pó de pedra

apresentam menor tendência a segregação, devido à presença de finos.

Ainda sobre trabalhabilidade é importante registrar que os resultados dos

ensaios de abatimento para as dosagens com pó de pedra apresentaram resultados

acima dos parâmetros definidos, e isso abre a possibilidade de redução de água e

logo para manter o mesmo A/C poderíamos diminuir assim o consumo de cimento e

assim também o custo do produto final.

No tocante resistência a compressão os valores do traço base, somente com

areia natural e o traço que 15 por cento do agregado miúdo foi o pó de pedra,

percebemos que os valores de resistência estão muito próximos com leve tendência

para perca de resistência do traço com pó de pedra. Porém no traço com 30 por

cento do agregado miúdo sendo preenchido pelo pó de pedra tivemos acréscimo de

resistência na ordem de 20 por cento.

54

Através dos ensaios de micrografia eletrônica de varredura executados na

UFMG foi possível verificar a zona de transição agregado, ficou aparente nas

amostras ensaiadas que a utilização do pó de pedra trouxe benefícios para as

propriedades do concreto. Ficou claro nas micrografias que o concreto produzido

com 30% do pó de pedra está com menos espaços vazios, sabendo que quanto

menos espaços vazios maior será a resistência do material, menor serão as

microfissuras formadas na zona de transição e pode-se dizer também que o

concreto com pó de pedra tornou-se um material mais rígido devido ao menor

número de poros e aos resultados obtidos no ensaio de modulo de elasticidade.

Os resultados obtidos, tanto para as propriedades mecânicas quanto para a

microestrutura, indicaram o melhor desempenho para os concretos fabricados com a

substituição de 30 por cento da areia natural por pó de pedra. Desta forma podemos

afirmar que para os parâmetros ensaiados a adição do pó de pedra é tecnicamente

viável.

Na visão do custo é possível afirmar que dentro do universo ensaiado o pó de

pedra é viável economicamente, não podemos, no entanto afirmar qual seria esse

ganho visto que temos acréscimo de resistência e de abatimento que não é

mensurável em valores dentro do nosso estudo.

É possível afirmar também que a utilização do pó de pedra é ecologicamente

mais viável que a areia, visto que é um subproduto do processo de britagem.

4.3 SUGESTÕES PARA TRABALHOS FUTUROS

Indicamos para como oportunidades para trabalhos futuros as seguintes

sugestões:

a) Execução de ensaios com substituição de areia natural por pó de pedra em

porcentagens maiores que 30 por cento, verificando assim até que fração a

substituição é benéfica;

b) Execução de ensaios com traços de concreto com relação água cimento

menores que 0,65;

55

c) Avaliar o ganho real econômico da substituição, variando o consumo de

cimento, fixando o abatimento e o fator água cimento.

56

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

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_____NBR NM 46: agregados: determinação do material fino que passa através da peneira 75 µm, por lavagem. Rio de Janeiro, 2003. _____NBR NM 52: agregado miúdo: determinação da massa específica e massa específica aparente. Rio de Janeiro, 2003. _____NBR NM 67: concreto: determinação da consistência pelo abatimento do tronco cone. Rio de Janeiro, 1998. _____NBR NM 248: agregados: determinação da composição granulométrica. Rio de Janeiro, 2003. _____NBR 5738: moldagem de corpos de prova cilíndricos ou prismáticos de concreto: procedimento. Rio de Janeiro, 1994. _____NBR 5739: Concreto - Ensaio de compressão de corpos-de-prova cilíndricos. Rio de janeiro, 1994. _____NBR 7211: agregados para concreto: especificação. Rio de Janeiro, 2005. _____NBR 7225: materiais de pedra e agregados naturais. Rio de janeiro, 1993. _____NBR 7389: apreciação petrográfica de materiais naturais, para utilização como agregado em concreto: procedimento. Rio de janeiro, 1992. _____NBR 8522: concreto: determinação do módulo de estático de elasticidade á compressão. Rio de Janeiro, 2008.

57

_____NBR 12821: preparação de concreto em laboratório: procedimento. Rio de Janeiro, 1993. CURTI, Rubens. Dosagem de concreto . Associação Brasileira de Cimento Portland. Recife, outubro de 2006. Disponível em: <http://www.abcp.org.br/comunidades/Recife2/downloads/LNK04/03/3%20-%20Dosagem %20de%20concreto.pdf>. Acesso em: 24 nov. 2011. _____Propriedades o concreto no estado fresco. Associação Brasileira de Cimento Portland. Disponível em: <http://www.abcp.org.br/comunidades/recife/download/pm_minicursos/11_curso_intensivo/Propriedadesdoconcreto.pdf >. Acesso em: 24 nov. 2011. BAUER, L. A. Falcão (Coord.). Materiais de construção . 5. ed. revisada Rio de Janeiro:Livros Técnicos e Científicos, 2000. 2 v. MEHTA, P. Kumar; MONTEIRO, Paulo J. M. Concreto: estrutura, propriedades e materiais. São Paulo: PINI, 1994. MENOSSI, Rômulo Tadeu, Utilização de pó de pedra basáltica em substituição à areia natural do concreto . 2004. 97 f.. Dissertação (Mestrado em Engenharia Civil) – Faculdade de Engenharia de Ilha Solteira, Universidade Estadual Paulista, Ilha Solteira, São Paulo, 2004. MELO, Valquíria Silva, Nanotecnologia aplicada ao concreto: efeito da mist ura física de nanotubos de Carbono em matrizes de cimen to portland . Dissertação (Pós Graduação em Engenharia Civil) – Escola de Engenharia, Universidade federal de Minas gerais, Belo Horizonte, 2009. PETRUCCI, Eládio G. R. Materiais de Construção. São Paulo: Globo, 2007. POLIQUEZI, Augusto, O Papel da Engenharia no desenvolvimento Sustentáve l. Curitiba: fevereiro de 2011. Disponível em: http://pactoglobalcreapr.wordpress.com/2011/02/04/o-papel-da-engenharia-no-desenvolvimento-sustentavel/. Acesso em: 25 nov. 2011.

58

TARTUCE, Ronaldo; GIOVANNETTI, Edio. Princípios básicos sobre concreto de cimento portland . São Paulo: PINI, 1999. SILVA, Moema Ribas. Materiais de Construção. São Paulo: PINI, 1985. WWF Brasil. O que é desenvolvimento sustentável ? Disponível em: <http://www.wwf.org.br/informacoes/questoes_ambientais/desenvolvimento_sustentavel/ >. Acesso em: 25 nov. 2011.

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