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¹ Graduanda em Engenharia Civil – Unitoledo (2018) ² (^) Mestre em Estruturas – UNESP (2004)
ASPECTOS REOLÓGICOS DO CONCRETO
AUTO-ADENSÁVEL
Yasmin de Oliveira Lima^1 – UNITOLEDO Carlos Adriano Rufino da Silva^2 – UNESP RESUMO O estudo do concreto é cada vez mais importante devido aos avanços tecnológicos, dessa maneira o concreto auto-adensável (CAA) vem ganhando cada vez mais espaço no mercado devido a sua alta fluidez que facilita no processo de concretagem. O CAA tem como característica a habilidade de preencher os espaços nas fôrmas com mais facilidade passando por qualquer restrição, e também capacidade de resistir a segregação. O aspecto reológico desse tipo de concreto analisa sua viscosidade, consistência, trabalhabilidade e fluidez no seu estado fresco. Palavras-Chave: Auto-adensável; Reológico; Viscosidade; Fluidez; Concreto.
1. INTRODUÇÃO Diante do que expõe Tutikian (2008), apesar do concreto ser o material de construção civil mais utilizado no mundo, atualmente não se pode mais considerar apenas o estudo de concretos convencionais (CCV). É importante também os estudos dos diferentes tipos de concreto que venham a existir sejam eles os mais distintos possíveis, auto-adensáveis, coloridos, brancos e sustentáveis, de alta resistência, com fibras, alto desempenho, alto teores de adições pozolânicas, entre outros. De acordo com Okamura (1997) apud Tutikian (2008), um grande avanço na indústria de concreto, tem surgido para conseguir suprir a alta demanda que tem ocorrido nas últimas décadas. Pensando nesse avanço tecnológico, foi desenvolvido no Japão em 1988, o concreto auto-adensável (CAA), que tem como características alta fluidez que faz com que se molde e preencha totalmente as fôrmas, sem necessidade nenhuma de vibração, adensamento ou compactação externa seja ela qual for.
Na área de controle tecnológico do concreto, as pesquisas sobre o CAA se direcionam para o uso de seus componentes e para os métodos de dosagem, visando não somente o custo de produção do concreto em si, mas também a racionalização do processo e fabricação, conferindo benefícios econômicos, tecnológicos e ambientais (MELO, 2005). O CAA é caracterizado por possuir uma fluidez elevada, o que permite o preenchimento nas fôrmas passando por entre barras de armadura, movendo-se apenas com a força do seu peso próprio (GETTU; AGULLÓ, 2003). A figura 01 a seguir demonstra a alta fluidez do CAA. Figura 01 - Concreto auto-adensável no seu estado fresco. Fonte: Elaborado pela autora. O CAA vem cada vez mais sendo utilizado como material da construção, pois não deixa ninhos de concretagem devido à sua aplicação rápida e fácil, que diminui o número de mão de obra. Sua utilização se dá muito na indústria dos pré-moldados e pré-fabricados como também seu uso in loco (REPETTE, 2008a). As características do concreto fresco é que diferenciam o CAA do concreto convencional. O CAA tem que apresentar elevada fluidez e deformabilidade, além de elevada estabilidade na mistura, que lhe confere três características básicas e essenciais: habilidade de preencher espaços nas fôrmas, habilidade de passar por restrições e capacidade de resistir a segregação (REPETTE, 2008b). A habilidade de preenchimento consiste na capacidade do concreto auto-adensável de fluir dentro da fôrma e preencher todos os espaços passando por entre as armaduras sem
armadura, através da sua homogeneidade e também quando o concreto se encontra em repouso (OKAMURA, 1977; GETTU E AGULLÓ, 2003; EFNARC, 2005). Analisando as diferenças que existem entre o CAA e o CCV que se definem nas propriedades frescas, é muito importante a verificação quanto as possíveis modificações que essas diferenças causarão nas propriedades do concreto no seu estado endurecido, no seu controle tecnológico e no estudo dessas evoluções, como: resistência à tração, resistência à compressão, resistência à fadiga, módulo de deformação longitudinal, ductilidade, aderência, retração, fluência, tenacidade, dentre outros (CAVALCANTI, 2006). Os ganhos para o meio-ambiente também são importantes, como a diminuição na poluição sonora no entorno das obras, o reaproveitamento de finos que seriam descartados na natureza, além da economia de energia elétrica decorrente da eliminação de vibradores (COUTINHO, 2011). Algumas desvantagens que merecem destaque são: maior controle tecnológico, cuidados no transporte para evitar a segregação, maior custo do CAA em comparação com o CCV (GOMES e BARROS, 2009). 1.1 Reologia Reologia é a ciência que estuda as deformações e o fluxo dos materiais quando submetidos a uma determinada tensão ou solicitação (CASTRO, 2007). O estudo das propriedades de fluxo do concreto é extremamente importante porque dele dependem fatores como bombeabilidade, lançamento, facilidade de colocação e adensamento, além das características de desempenho mecânico e durabilidade (FERRARIS, 1999; BANFILL, 2003). Há uma grande diversidade dos materiais utilizados para o CAA. Diferentes proporções desses diversos materiais retratam-se em características como a autoadensabilidade e sua reologia, considerando o concreto no seu estado fresco (SIEDLARZ. E GOLASZEWSKI, 2016). Considerando o concreto fresco como uma suspensão de partículas sólidas (agregados) mergulhados em um líquido viscoso (a pasta do aglomerante) nada mais apropriado que aplicar ao material os modelos clássicos da reologia (FERRARIS, 2001; PILEGGI, 2001; CAMÕES, 2005; CASTRO e LIBÓRIO, 2006).
A pasta de cimento não é um líquido homogêneo, sendo composta de partículas (grãos de cimento) em um líquido (água). A nível macroscópico, o concreto fresco flui como um líquido (FERRARIS, 1999). Powers (1968) considera vantajoso conhecer as propriedades reológicas do concreto, uma vez que as características da pasta dependem da natureza e da extensão de algumas reações químicas do cimento com a água que ocorrem durante o período de mistura. Segundo Banfill (1990) e Ghio (1993), a reologia das pastas de cimento é muito importante, pois as propriedades destas pastas podem nos mostrar informações valiosas sobre o comportamento reológico do concreto. Além disso, os estudos em pastas podem ser realizados com o auxílio de equipamentos comercialmente disponíveis que são mais simples e fáceis de serem executados do que os estudos em concretos (CASTRO, 2007). As propriedades reológicas do concreto no estado fresco são importantes principalmente no período em que o material é lançado nas fôrmas e podem ser determinadas em qualquer momento durante o período de indução da hidratação do cimento (CHAPPUIS, 1991). Segundo Hoppe et al (2007), a reologia pode ser usada na investigação do comportamento do CAA no estado fresco, permitindo um amplo conhecimento das reações de hidratação que ocorre ao material e o fazem evoluir para o estado endurecido. Uma das principais dificuldades de aplicação dos testes para medir as características reológicas do CAA é que nenhum deles isoladamente é capaz de medir as três propriedades principais requeridas pelo material como: grande fluidez; habilidade passante; e resistência a segregação (Tutikian & Dal Molin, 2008). Para Pandolfelli (2000), a viscosidade pode ser considerada a principal propriedade reológica de um fluido, pois indica sua facilidade de escoar continuamente sob a ação de uma tensão de cisalhamento externa.
2. OBJETIVO Este trabalho tem como objetivo analisar os aspectos reológicos do concreto auto- adensável, sua viscosidade, consistência, trabalhabilidade e fluidez.
preenchimento do molde com o concreto sem necessitar de adensamento, pois o mesmo já é classificado como auto adensável. Sua cura inicial ocorreu nas primeiras 24 horas enquanto o concreto ainda estava no molde, após esse período o cilindro de concreto foi retirado do molde e colocado em um tanque com água para cura até seu rompimento com 7 e 28 dias respectivamente. O rompimento do corpo de prova foi realizado através da prensa automática modelo Emic SSH300, de célula Trd 30, programa Tesc versão 3.04 disponível no Laboratório de Engenharia Civil (LEC) do Centro Universitário Toledo Araçatuba – SP. Para execução deste ensaio o cilindro foi capeado com enxofre, de tal forma que a superfície ficasse totalmente lisa e não interferisse nos resultados do ensaio. Posteriormente o cilindro foi posicionado sobre o prato inferior da máquina e, assim o ensaio foi iniciado submetendo ao cilindro um carregamento em uma velocidade constante durante todo ensaio. Sua ruptura ocorreu quando houve uma diminuição de força. Foram moldadas 12 amostras, 6 para rompimento com 7 dias e 6 para rompimento com 28 dias. A figura 02 a seguir mostra os moldes cilíndricos preenchidos com o concreto. A figura 03 a seguir mostra os corpos de prova capeados com enxofre. Figura 02 - Molde corpo de prova cilíndrico preenchido com o concreto. Fonte: Elaborado pela autora. Figura 03 - Corpo de prova cilíndrico capeado. Fonte: Elaborado pela autora.
3.2.3 Ensaio de Espalhamento com cone de Abrams (Slump Flow Test) O ensaio Slump Flow Test foi realizado de acordo com a NBR 15823-2:2017. O Slump Flow Test também conhecido como Espalhamento com cone de Abrams estabelece a fluidez do Concreto Auto Adensável (CAA), seguindo em fluxo livre, sob a ação do seu próprio peso. Este ensaio pode ser executado por uma pessoa e exige poucos materiais, o que o habilita a ser usado em canteiros-de-obra (TUTIKIAN & DAL MOLIN, 2008). Para a execução deste ensaio foram utilizados os seguintes materiais: Molde tronco-cônico com 300 mm de altura, diâmetro interno da base inferior com 200 mm e superior com 100 mm e bases abertas. Placa-base metálica. Régua metálica. Inicialmente o molde e a placa devem ser umedecidos. Feito isso posiciona-se a placa sobre uma superfície nivelada. O molde é centralizado e preenchido totalmente com o concreto sem adensar. Em seguida o molde é retirado na direção vertical em movimento constante e uniforme com tempo não superior a 3 segundos. Após a realização do ensaio tira-se duas medidas de diâmetro perpendicular entre si, observa-se a característica que o concreto ficou após o escoamento. A figura 04 mostra o espalhamento do concreto, na figura 05 , a seguir, encontra-se com as dimensões do molde tronco-cônico. Figura 04 - Apresenta o espalhamento do concreto para índice de estabilidade visual Fonte: Elaborado pela autora.
Figura 06 - Concreto espalhado na placa base. Fonte: Elaborado pela autora. Figura 0 7 - Molde tronco-cônico com marcações na placa-base. Fonte: Scientific Research – Effects of Stone Cutting Powder (Al-Khamkha) on the Properties of Self- Compacting Concrete (2017).
4. RESULTADOS E DISCUSSÃO Os resultados apresentados a seguir foram desenvolvidos no Laboratório de Engenharia Civil Unitoledo (LEC), referente aos estudos e análises feitos para verificação dos aspectos reológicos do concreto auto-adensável, sua viscosidade, consistência, trabalhabilidade e fluidez. 4.1 Resultados segundo o ensaio de Compressão de Corpos de Prova Cilíndricos Os resultados atingiram a resistência exigida pela norma NBR 8953:2015, de no mínimo 20 MPa, sendo classificado como Classe de resistência Grupo 1 e classe C podendo ser utilizado para fins estruturais. A tabela 01 apresenta as classes de resistência, a
tabela 02 e a figura 0 8 contêm os resultados de resistência à compressão do corpo de prova individualmente com 07 e 28 dias respectivamente. Tabela 01: Classe de resistência. Classe de resistência Grupo 1 Resistência característica à compressão (MPa) Classe de resistência Grupo 2 Resistência característica à compressão (MPa) C20 20 C55 55 C25 25 C60 60 C30 30 C70 70 C35 35 C80 80 C40 40 C90 90 C45 45 C100 100 C50 50 Fonte: ABNT NBR 8953:2015. Tabela 02 : Resultado de resistência à compressão individualmente de cada corpo de prova e sua média. Resistência à Compressão (MPa) Corpo de Prova 07 dias 28 dias CP 01 13,40 20, CP 02 14,07 20, CP 03 14,31 22, CP 04 15,69 23, CP 05 14,41 21, CP 06 13,80 22, MÉDIA 14,28 21, Fonte: Elaborado pela autora.
aplicações correntes, como por exemplo paredes, vigas, pilares e outras, como apresentado na tabela 0 3 a seguir. Tabela 0 3 : Classe de espalhamento. Classe de espalhamento Espalhamento (mm) Aplicação Exemplos SF 1 550 – 650 Estruturas não armadas ou com baixa taxa de armadura e embutidos, cuja concretagem é realizada a partir do ponto mais alto com deslocamento livre. Concreto auto-adensável bombeado, estruturas que exigem uma curta distância de espalhamento horizontal do concreto auto-adensável. Lajes, revestimentos de túneis, estacas, certas fundações profundas. SF 2 660 – 750 Adequada para a maioria das aplicações correntes. Paredes, vigas, pilares e outras. SF 3 760 - 850 Estruturas com alta densidade de armadura e/ou de forma arquitetônica complexa, com o uso de concreto com agregado graúdo de pequenas dimensões (menor que 12,5 mm). Pilares-paredes, paredes diafragma, pilares. Fonte: ABNT NBR 15823-2:2017. 4.3 Tempo de Escoamento (t 500) De acordo com a NBR 15823 - 2:2017 o resultado do ensaio (t 500) é o intervalo de tempo, em segundos, entre o início e o final do escoamento do concreto, a partir do diâmetro do molde (200 mm) até a marca circular de diâmetro 500 mm da placa-base. O tempo medido foi de 2,15 segundos sendo um tempo superior a 2 segundos, portanto é classificado como VS 2 adequado para a maioria das aplicações correntes. Apresenta efeito tixotrópico que acarreta menor pressão sobre as fôrmas e melhor resistência à segregação. Efeitos negativos podem ocorrer na superfície de acabamento (ar aprisionado),
nos preenchimentos de cantos e interrupções ou demora entre sucessivas camadas, como por exemplo vigas, pilares e outras. (Como apresentado a seguir na tabela 04). Tabela 04 : Classe de viscosidade. Classe viscosidade plástica aparente
T
(s) Aplicação Exemplos VS 1 ≤ 2 Adequado para elementos estruturais com alta densidade de armadura embutidos, mas exige controle da exsudação e da segregação. Concretagens realizadas a partir do ponto mais alto com deslocamento livre. Lajes, paredes diafragma, pilares-paredes, indústria de pré- moldado e concreto aparente. VS 2 > 2 Adequado para a maioria das aplicações correntes. Apresenta efeito tixotrópico que acarreta menor pressão sobre as fôrmas e melhor resistência à segregação. Efeitos negativos podem ocorrer na superfície de acabamento (ar aprisionado), no preenchimentos de cantos e interrupções ou demora entre sucessivas camadas. Vigas, pilares e outras. Fonte: ABNT NBR 15823-2:2017. 4.4 Índice de Estabilidade Visual (IEV) De acordo com a NBR 15823-2:2017 o resultado do ensaio (IEV) é o índice de estabilidade visual, determinado visualmente pela análise do concreto imediatamente após o termino do escoamento. Foi classificado como IEV 0 (Altamente estável) sem evidência de segregação ou exsudação, como apresentado a seguir na tabela 05.
6. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
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- 07 p. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS (ABNT). NBR 15823-2:2017: Concreto autoadensável – Parte 2: Determinação do espalhamento, do tempo de escoamento e do índice de estabilidade visual – Método do cone de Abrams. Rio de Janeiro, 2017. 09 p. ARAUJO, J.L.; BARBOSA, N.P.; DOS SANTOS, S.B; REGIS, P.A. Concreto auto-adensável com materiais locais no nordeste brasileiro. In: 45° CONGRESSO BRASILEIRO DO CONCRETO. Anais... Vitória, 2003. CD-ROM. BANFILL, P. F. G. The rheology of cement paste : progress since 1973. In: PROPERTIES OF FRESH CONCRETE, 1990, Hanover.Proceedings…London: Chapman and Hall, 1990. p. 3-9. BANFILL, P. F. G. The theology of fresh cement and concrete : a review. In: 11th INTERNATIONAL CEMENT CHEMISTRY CONGRESS, 2003, Durban. Proceedings... Durban: Portland Cement Association, 2003, 13p. CAMÕES, A. Influência do superplastificante nos parâmetros reológicos do betão fresco. Revista da Engenharia Civil da Universidade do Minho, Guimarães, Portugal, n.24, 2005, p. 29-44. CASTRO, A. L. de; LIBORIO, J. B. L. Initial Rheological Description of High Performance Concretes. Materials Research, v. 9, n. 4, p. 405-410, 2006. CASTRO, Alessandra Lorenzetti de. Aplicação de conceitos reológicos na tecnologia dos concretos de alto desempenho. 2007. 302 f. Tese (Doutorado em Engenharia Civil) – Escola de Engenharia de São Carlos, Universidade de São Paulo, São Carlos-SP.
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