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UNIVERSIDADE FEDERAL DO CEARÁ
CENTRO DE TECNOLOGIA
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA ESTRUTURAL E CONSTRUÇÃO CIVIL
ÍCARO DE ALMEIDA SAMPAIO
AVALIAÇÃO DE MATERIAIS NA LIGAÇÃO ENTRE CONCRETO NOVO/CONCRETO
VELHO
FORTALEZA
2010
ii
ÍCARO DE ALMEIDA SAMPAIO
AVALIAÇÃO DE MATERIAIS NA LIGAÇÃO ENTRE CONCRETO NOVO/CONCRETO
VELHO
Monografia submetida à Coordenação do Curso
de Engenharia Civil da Universidade Federal do
Ceará, como requisito parcial para obtenção do
grau de Engenheiro Civil.
Orientador: Prof. Antonio Eduardo Bezerra
Cabral
FORTALEZA
2010
iv
ÍCARO DE ALMEIDA SAMPAIO
AVALIAÇÃO DE MATERIAIS NA LIGAÇÃO ENTRE CONCRETO
NOVO/CONCRETO VELHO
Monografia submetida à Coordenação do Curso de Engenharia Civil da Universidade Federal
do Ceará, como requisito parcial para obtenção do grau de Engenheiro Civil.
Aprovada em:26/novembro/2010
BANCA EXAMINADORA
v
Dedico este trabalho aos meus pais por terem me
dado o dom da vida.
A minha “vó” Raimunda (in memoriam), por ter
acreditado em mim, me apoiado sempre e me
dado a força necessária para enfrentar as
dificuldades.
A minha namorada Ingrid, pelo apoio e
companheirismo em todos os momentos da
minha vida.
Ao meu irmão Iago, por todos os momentos de
alegria que sempre me fortaleceram.
vi
AGRADECIMENTOS
A DEUS, por ter me dado a vida e por estar sempre ao meu lado dando força para
que eu consiga seguir na busca dos meus objetivos.
A toda minha família, em especial aos meus avós, que sempre me apoiaram e me
deram conselhos fundamentais para meu crescimento.
Ao professor Eduardo, pelo incentivo e dedicação na realização deste trabalho.
Ao NUTEC e ao Laboratório de Materiais de Construção Civil da UFC pela
colaboração nas realizações de todos os ensaios.
Ao funcionário Valdemir do NUTEC pelo comprometimento e sugestões na
realização dos ensaios.
A todos os colegas da universidade, pela amizade e apoio durante o curso de
Engenharia Civil.
vii
RESUMO
A união entre concretos, denominada neste trabalho como junta de concretagem, é
bastante comum e muitas vezes inevitável no ramo da construção civil. As juntas de
concretagem podem ocorrer de forma planejada, como em concretagens divididas em etapas ou
ampliação de estruturas, como também podem ocorrer por interrupções devido a situações
como atraso de caminhão betoneira, problemas técnicos durante a concretagem, quebra de
vibradores, paralisação por mau tempo, greve de operários, dentre outros fatores. Este trabalho
tem como objetivo avaliar o desempenho de materiais utilizados nas ligações entre concretos de
diferentes idades. Para isso, foram produzidos três séries de concreto, sendo estes de
resistências à compressão de 25, 30 e 35 MPa. Para cada série de concreto em questão foram
moldados sete corpos-de-prova cilíndricos com dimensões nominais de 10x20cm, desses, dois
foram rompidos para verificação da resistência, um foi deixado de reserva para alguma possível
perda, os quatro restantes foram serrados a um ângulo de 30º, formando assim uma superfície
inclinada onde se deu a ligação. Depois de serrados, para cada série, obtiveram-se oito partes
iguais de corpos-de-prova, em que para cada tipo de tratamento foram utilizadas duas partes.
Foram avaliados quatro tratamentos na superfície de ligação: somente apicoamento,
apicoamento e aplicação de nata de cimento, apicoamento e aplicação de nata de cimento com
adição de 10% de sílica ativa e, por fim, apicoamento com aplicação de adesivo epóxi. Neste
trabalho considera-se apicoamento como cortes em formato de sulcos transversais à superfície
de ligação feitos com serra circular a fim de aumentar a superfície de contato onde se deu a
ligação. Nos resultados observou-se que o adesivo epóxi apresentou melhor desempenho na
ligação entre os concretos, seguido pelo tratamento com adição de sílica ativa, tratamento com
aplicação de nata de cimento e tratamento com apenas apicoamento.
Palavras-chaves: ligação entre concretos de diferentes idades, união entre concretos, juntas de
concretagens.
viii
LISTA DE FIGURAS
Figura 2.1 Ensaio de abatimento de tronco de cone: a) molde metálico; b) medição do
abatimento (NM 67. 1998, p.5 e 7) .......................................................................................... 10
Figura 2.2 - Interação dos fatores que influenciam a resistência do concreto (MEHTA &
MONTEIRO. 2008, p.63) . ....................................................................................................... 12
Figura 2.3 - A dependência entre a resistência e a relação a/c (NEVILLE, 1997, p. 278) ....... 12
Figura 2.4 - Zona de transição pasta/agregado graúdo ............................................................13
Figura 2.5 - Relação entre resistência à compressão e a idade de concretos preparados com
diversos agregados (NEVILLE, 1997, p. 294). ........................................................................ 14
Figura 2.6 - Esquema de produção do silício e captação da sílica ativa (MOLIN, 2005, p. 357).
.................................................................................................................................................. 18
Figura 3.1 - Areia Grossa ......................................................................................................... 23
Figura 3.2 - Brita ..................................................................................................................... 23
Figura 3.3 – Gráfico para a determinação da relação a/c em função das resistências do concreto
e cimento aos 28 dias. (RODRIGUES, 1998, p.18) ................................................................. 24
Figura 3.4 – Betoneira elétrica de 120 litros ............................................................................ 28
Figura 3.5 – Formas cilíndricas 10x20 cm ............................................................................... 28
Figura 3.6 - Esquema da moldagem dos corpos de prova. ....................................................... 29
Figura 3.7 - Rompimento dos corpos de prova ........................................................................ 29
Figura 3.8 - Esquema da destinação dos corpos de prova ........................................................ 30
Figura 3.9 - Serra utilizada no corte dos corpos de prova ........................................................ 31
Figura 3.10 - Superfície do corpo de prova após serragem ...................................................... 31
Figura 3.11 - CP dentro da forma cilíndrica para ser concretado. ............................................ 32
Figura 3.12 - Balança de precisão ............................................................................................ 32
Figura 3.13 - Espátula ............................................................................................................... 33
Figura 3.14 - Superfície do corpo de prova após aplicação da nata de cimento ...................... 33
Figura 3.15 - Concresive® 228 ................................................................................................ 34
Figura 3.16 - Superfície do CP tratada com Concresive® 228 ................................................ 34
Figura 3.17 - Remoldagem dos corpos de prova ...................................................................... 34
Figura 3.18 - Corpos de prova após ligação ............................................................................. 35
Figura 4.1 - Curva granulométrica para o agregado miúdo (areia grossa). .............................. 37
ix
Figura 4.2 - Curva granulométrica para o agregado graúdo (brita). ......................................... 38
Figura 4.3 - CP1 – A1 e CP2 – A1 após rompimento .............................................................. 40
Figura 4.4 - CP1 – A2 e CP2 – A2 após rompimento .............................................................. 41
Figura 4.5 - A3 após rompimento ............................................................................................. 41
Figura 4.6 - A4 após rompimento ............................................................................................. 41
Figura 4.7 - CP1 – B1 e CP2 – B1 após rompimento ............................................................... 43
Figura 4.8 - CP1 – B2 e CP2 – B2 após rompimento ............................................................... 43
Figura 4.9 - CP1 – B3 e CP2 – B3 após rompimento ............................................................... 43
Figura 4.10 - CP1 – B4 e CP2 – B4 após rompimento ............................................................. 44
Figura 4.11 - CP1 – C1 e CP2 – C1 após rompimento ............................................................. 45
Figura 4.12 - CP1 – C2 e CP2 – C2 após rompimento ............................................................. 45
Figura 4.13 - CP1 – C3 e CP2 – C3 após rompimento ............................................................. 46
Figura 4.14 - CP1 – C4 e CP2 – C4 após rompimento ............................................................. 46
x
LISTA DE TABELAS
Tabela 2.1 - Tipos de cimento Portland comercializados no Brasil (Kihara e Centurione, 2005)
.................................................................................................................................................... 5
Tabela 3.1 - Resistências requeridas e fatores a/c obtido pela Curva de Abrams.....................24
Tabela 3.2 - Consumo de água aproximado (RODRIGUES, 1998, p. 20). .............................. 25
Tabela 3.3 - Consumo de cimento para as resistências requeridas ........................................... 25
Tabela 3.4 - Volume compactado a seco (Vc) de agregado graúdo por m³ de concreto
(RODRIGUES, 1998, p. 22). .................................................................................................... 25
Tabela 3.5 - Massas específicas da areia, brita, água e cimento em kg/m³. ............................. 26
Tabela 3.6 - Consumos de agregado miúdo. ............................................................................ 26
Tabela 3.7 - Dosagem do concreto. .......................................................................................... 27
Tabela 3.8 - Corpos de prova resultantes ................................................................................. 35
Tabela 4.1 - Propriedades físicas do agregado miúdo (areia grossa). ...................................... 37
Tabela 4.2 - Análise Granulométrica para o agregado graúdo (brita). ..................................... 38
Tabela 4.3 - Propriedades físicas do agregado graúdo (brita) .................................................. 38
Tabela 4.4 - Resultado de Resistência à compressão dos corpos de prova .............................. 39
Tabela 4.5 - Resultados do rompimento para CP’s de 25MPa ................................................. 40
Tabela 4.6 - Resultados do rompimento para CP’s de 30 MPa ................................................ 42
Tabela 4.7 - Resultados do rompimento para CP’s de 35 MPa ............................................... 44
Tabela 4.8 - Composição de custos para tratamento com apenas apicoamento........................47
Tabela 4.9 - Composição de custos para tratamento com apicoamento e aplicação de nata de
cimento......................................................................................................................................47
Tabela 4.10 - Composição de custos para tratamento com apicoamento e aplicação de nata de
cimento com adição de sílica ativa............................................................................................48
Tabela 4.11 - Composição de custos para tratamento com apicoamento e aplicação de adesivo
epóxi..........................................................................................................................................48
xi
SUMÁRIO
LISTA DE FIGURAS...............................................................................................................VII
LISTA DE TABELAS...............................................................................................................IX
1 INTRODUÇÃO .................................................................................................................. 1
1.1 Objetivos ...................................................................................................................... 2
1.1.1 Objetivo geral ................................................................................................................ 2
1.1.2 Objetivos específicos ..................................................................................................... 2
1.2 Estrutura do Relatório .................................................................................................. 2
2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA ........................................................................................... 3
2.1 Definição e classificação dos agregados ...................................................................... 3
2.1.1 Classificação dos agregados ............................................................................... 3
2.2 Aglomerantes ............................................................................................................... 4
2.3 Concretos ..................................................................................................................... 6
2.3.2 Propriedades do concreto fresco ......................................................................... 7 2.3.3 Propriedades do concreto endurecido ............................................................... 10
2.4 Juntas de concretagem ............................................................................................... 15
2.5 Materiais utilizados nas ligações entre concreto novo/concreto velho ...................... 16
2.5.1 Sílica ativa ........................................................................................................ 17
2.5.2 Nata de cimento Portland ................................................................................. 19 2.5.3 Adesivo Epóxi .................................................................................................. 20
3 MATERIAIS E MÉTODOS ............................................................................................. 22
3.1 Método de pesquisa ................................................................................................... 22
3.2 Caracterizações dos agregados: areia grossa e brita .................................................. 22
3.3 Dosagem do concreto ................................................................................................. 23
3.4 Produção dos corpos de prova ................................................................................... 27
3.4.1 Moldagem dos corpos de prova ........................................................................ 28
4 RESULTADOS E DISCUSSÃO ..................................................................................... 37
4.1 Resultados da caracterização do material .................................................................. 37
4.1.1 Resultados dos ensaios com areia grossa ......................................................... 37
4.1.2 Resultados dos ensaios com brita ..................................................................... 37
4.2 Verificação da resistência dos corpos de prova dos concretos produzidos ............... 38
4.3 Resultados das ligações entre concreto novo/concreto velho .................................... 39
4.3.1 Para o concreto de 25 MPa ............................................................................... 39
4.3.2 Para o concreto de 30 MPa ............................................................................... 42 4.3.3 Para o concreto de 35 MPa ............................................................................... 44
4.4 Análise de custos dos tratamentos aplicados ............................................................. 47
5 CONCLUSÃO ....................................................................................................................... 50 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ..................................................................................... 51
1
1 INTRODUÇÃO
Os materiais cimentícios podem ser considerados como um dos mais importantes
para o desenvolvimento da civilização humana, pois foram matéria-prima fundamental para
suprir as necessidades de edificações e obras de infra-estrutura. Isaia (2005), afirma que os
materiais cimentícios promoveram as necessidades de segurança (habitações, fortificações),
de higiene (obras sanitárias, aquedutos, barragens), de ensino e saúde (escolas, hospitais), de
lazer (teatros, anfiteatros), de transporte (rodovias, pontes), de religião (templos) e de obras
públicas (museus, palácios).
Cohen (1988) lembra que o uso de materiais de construção se confunde com a
própria história da humanidade, pois o homem sempre teve de servir-se deles para sobreviver
e satisfazer suas necessidades na busca de abrigo e conforto.
Com o passar dos anos, o homem se aprimorou cada vez mais e adquiriu novos
conhecimentos no emprego de materiais mais complexos. Essa crescente evolução ao longo
do tempo nos trouxe ao que hoje conhecemos por concreto. Esses avanços, segundo Neville
(1997), possibilitaram grande desenvolvimento para a Arquitetura e Engenharia, como um dos
maiores legados deixados para a civilização ocidental.
Após a invenção do concreto armado por Lambot e Monier, na França, este
material foi largamente usado em muitas construções, conforme lembra Isaia (2005), graças
aos métodos de cálculo criados por Moersch e Koenen, na Alemanha, e de Coignet e
Hennebique, na França.
A criação do concreto armado trouxe a superação de algumas dificuldades e
limitações técnicas, dentre elas, a de um material resistente somente às solicitações de
compressão. O desenvolvimento das idéias originais de Monier supriu a lacuna de baixa
resistência à tração pela introdução de armaduras de aço.
Isaia (2005, p. 13) reforça a importância do uso do concreto armado:
O uso conjunto dos dois materiais promoveu ao concreto capacidade para suportar,
ao mesmo tempo, esforços de tração e compressão, possibilitando, então a
construção de estruturas com vãos maiores ou de maior altura. Estas propriedades
garantiram a difusão universal de seu uso, transformando-o em líder inconteste para
uso nas construções em geral.
O uso do concreto armado trouxe muitas facilidades e avanços as edificações,
porém seu emprego cada vez maior em estruturas com maiores vãos trouxe outras questões a
serem solucionadas, uma delas são as juntas de concretagens. Conforme destacam Souza e
2
Ripper (1998), as juntas de concretagens são inevitáveis e não há regra específica para cobrir
todas as situações. Essas juntas de concretagens, muitas vezes, ocorrem em concretos de
diferentes idades e as dificuldades relacionadas à otimização dessas ligações são bastante
conhecidas entre o meio técnico.
1.1 Objetivos
1.1.1 Objetivo geral
Avaliar, por meio de estudos experimentais, o desempenho de materiais de ligação
entre concreto novo e concreto velho, em concretos de diferentes resistências.
1.1.2 Objetivos específicos
(a) Avaliar o desempenho de quatro tipos de tratamentos a serem aplicados na
união concreto novo/concreto velho, tratamentos estes: somente apicoamento,
apicoamento e aplicação de nata de cimento, apicoamento e aplicação de nata
de cimento com adição de 10% de sílica ativa e, por fim, apicoamento com
aplicação de adesivo epóxi
(b) Identificar possíveis diferenças entre o desempenho deste tipo de ligação em
concretos de diferentes resistências.
(c) Analisar os custos dos quatro tipos de tratamentos avaliados.
1.2 Estrutura do Relatório
Esta monografia está dividida em cinco capítulos. O primeiro capítulo é a
introdução, que trata da justificativa e dos objetivos do estudo. O segundo capítulo é a revisão
bibliográfica, que apresenta a fundamentação teórica baseada na bibliografia existente. O
terceiro capítulo, materiais e métodos, mostra todos os procedimentos práticos realizados no
trabalho. O quarto capítulo, resultados e discussão, apresenta todos os resultados obtidos e os
discute. Por fim o quinto capítulo, conclusão, relaciona os resultados obtidos aos objetivos
previamente estabelecidos.
3
2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
2.1 Definição e classificação dos agregados
Grande parte do volume do concreto é ocupada pelos agregados, deste fato
conclui-se que sua qualidade seja de considerável importância. Os agregados, além de
influenciar a resistência do concreto, podem influenciar negativamente a durabilidade e o
desempenho no caso de apresentarem propriedades indesejáveis.
Neto (2005), afirma que a definição de agregado mais aceita é a de um material
granular, sem forma ou volume definidos, de dimensões e propriedades adequadas às obras de
engenharia, em particular ao fabrico de concretos e argamassas de cimento Portland.
2.1.1 Classificação dos agregados
Neto (2005) destaca que os agregados podem ser classificados de acordo com
alguns critérios, apresentados resumidamente abaixo:
Quanto à origem
a) Naturais, encontrados na natureza já preparados para o uso sem outro
beneficiamento que não sejam a lavagem, como, por exemplo, areia de
rio, pedregulho, dentre outros;
b) Britados, submetidos a processo de cominuição, geralmente por
britagem, para que possam se adequar ao uso como agregados para
concreto, como pedra britada, pedrisco, pedregulho britado, dentre
outros;
c) Artificiais, derivados de processos industriais, tais como argila
expandida e pelotizada, o folhelho expandido por tratamento térmico, a
vermiculita expandida; dentre outros;
d) Reciclados, que podem ser resíduos industriais granulares que tenham
propriedades adequadas ao uso como agregado ou proveniente do
beneficiamento de entulho de construção ou demolição selecionado
para esta aplicação. Ex. escória de alto-forno, entulho de
construção/demolição etc.
4
Quanto à Massa Unitária
A maioria dos agregados naturais, tais como areia e pedregulho, têm massa
unitária entre 1500 e 1700 kg/m³ e produzem os chamados concretos normais com massa
específica de aproximadamente 2400 kg/m³. Entretanto, agregados definidos como leves e
pesados na norma NBR 9935 (ABNT, 2005) podem ser usados para produção dos chamados,
respectivamente, concretos leves e pesados. São exemplos de agregados leves aqueles
produzidos a partir da expansão térmica de argila, escória, vermiculita, ardósia, resíduo de
esgoto (parte mineral). Os agregados pesados ou densos são exemplificados pela barita
(minério de bário), hematita (minério de ferro), limonita (crostas hidratadas de minerais
ferruginosos).
Quanto à Dimensão dos Grãos
De acordo com a NBR 7211 (ABNT, 2009), os agregados, quanto à dimensão dos
grãos, são classificados em agregado graúdo e agregado miúdo.
Agregados graúdos, segundo a mesma norma, são os agregados cujos grãos
passam pela peneira com abertura de malha 75mm e ficam retidos na peneira com abertura de
malha de 4,75mm, em ensaio realizado de acordo com a NBR NM 248 (ABNT, 2003), com
peneiras definidas pela NBR NM ISO 3310-1 (ABNT, 2010).
Já os agregados miúdos são os agregados cujos grãos passam pela peneira com
abertura de malha de 4,75 mm e ficam retidos na peneira com abertura de malha de 150 μm,
em ensaio realizado de acordo com a ABNT NBR NM 248 (ABNT, 2003), com peneiras
definidas pela ABNT NBR NM ISO 3310-1 (ABNT, 2010).
2.2 Aglomerantes
Aglomerante pode ser definido como material ativo, ligante, em geral
pulverulento cuja principal função é formar uma pasta que promove a união entre os grãos do
agregado, é utilizado na obtenção de concretos e argamassas, na forma da própria pasta e
também na obtenção de natas.
Para Mehta e Monteiro (2008), os aglomerantes podem ser classificados, quanto
ao seu princípio ativo, em:
5
a) aéreos: são os aglomerantes derivados da calcinação da gipsita, ou de
carbonatos como a rocha calcária que não precisam de água para endurecer,
são não hidráulicos porque seus produtos de hidratação não resistem à água.
b) hidráulicos: são os aglomerantes que endurecem pela ação exclusiva da água,
como por exemplo a cal hidráulica, o cimento Portland, etc. Este fenômeno
recebe o nome de hidratação.
Neste trabalho utilizaremos o cimento como material aglomerante, Neville (1997)
define cimento como todo material com propriedades adesivas e coesivas capaz de unir
fragmentos de minerais entre si de modo a formar um todo compacto. Essa definição abrange
uma grande variedade de materiais.
No campo da construção, o significado do termo “cimento” se restringe aos
materiais ligantes usados com pedras, areia, tijolos, blocos dentre outros. Segundo Neville
(1997) os constituintes principais desse tipo de cimento são os calcários, de modo que na
engenharia civil e na construção se pensa em cimento calcário. Os cimentos que interessam no
preparo do concreto têm a propriedade de endurecer mesmo dentro da água, devido a reações
químicas com esse elemento, e, portanto, são denominados cimentos hidráulicos.
Os cimentos hidráulicos são constituídos principalmente por silicatos e aluminatos
de cálcio e podem ser classificados de forma ampla como cimentos naturais, cimentos
Portland e cimentos aluminosos.
Segundo Kihara e Centurione (2005) o mercado nacional dispõe de onze tipos
básicos de cimento Portland, todos produzidos pela indústria brasileira de cimento. A Tabela
2.1 apresenta esses tipos de cimento com suas nomenclaturas e conteúdos de constituintes
especificados em normas.
Dois outros tipos de cimento especiais são também produzidos: Cimento Portland
Branco não estrutural (CPB) e Cimento para Poços Petrolíferos (CPP – Classe G).
Tabela 2.1 - Tipos de cimento Portland comercializados no Brasil (Kihara e Centurione, 2005)
Cimento Portland (ABNT)
Nome técnico do cimento Portland
Classes Clínquer + Gesso (%)
Escória siderúrgica (%)
Material pozolânico (%)
Calcário (%)
CP I Comum 25, 32, 40 100 - - -
CP I - S Comum com adição 25, 32, 40 99-95 - 1-5 0
CP II - E Composto com escória 25, 32, 40 94-56 6-34 0 0-10
CP II - Z Composto com pozolana 25, 32, 40 94-76 0 6-14 0-10
CP II - F Composto com fíler 25, 32, 40 94-90 0 0 6-10
6
CP III Alto-forno 25, 32, 40 65-25 35-70 0 0-5
CP IV Pozolânico 25, 32 5-45 0 15-50 0-5
CP V - ARI Alta resistência inicial * 100-95 0 0 0-5
RS Resistente a sulfatos 25, 32, 40 - - - -
BC Baixo calor de hidratação 25, 32, 40 - - - -
CPB Branco estrutural 25, 32, 40 - - - -
2.3 Concretos
Nos tempos modernos, principalmente após a Segunda Guerra Mundial, para a
reconstrução dos países devastados pelo conflito, difundiu-se rapidamente o uso do concreto.
Isaia (2005) destaca que a grande aceitação do concreto se deve a várias vantagens, como
possuir propriedades adequadas e versatilidade que influem para seu emprego extensivo em
diversos tipos de construção.
Mehta e Monteiro (2008, p. 08) definem concreto da seguinte forma:
O concreto é um material composto que consiste essencialmente de um meio
contínuo aglomerante, dentro do qual estão mergulhadas partículas ou fragmentos de
agregados. No concreto de cimento hidráulico, o meio aglomerante é formado por
uma mistura de cimento hidráulico e água.
Para Isaia (2005), apesar dos constituintes básicos do concreto não terem se
modificado muito nos últimos anos, a não ser no uso de aditivos para lhe conferir
propriedades especiais, sua tecnologia evoluiu significativamente com o avanço do
conhecimento da microestrutura da pasta e, principalmente, da interface com o agregado.
Observa-se, também, o aperfeiçoamento dos equipamentos de produção na fabricação de
misturas mais homogêneas, além de facilitar a colocação e compactação.
Neville (1997) afirma que pode-se obter concreto durável utilizando-se os
conhecimentos existentes sem necessidade de técnicas refinadas. É possível, na opinião desse
autor, transformar o concreto de hoje em material de alta tecnologia pela simples realização
de dosagem correta e execução apropriada, levando em conta os fatores que influem nas
propriedades e comportamento do concreto na estrutura real.
Segundo Mehta e Monteiro (2008), baseado na massa específica, o concreto pode
ser classificado em três grandes categorias: o concreto contendo areia natural e seixo rolado
ou pedra britada, geralmente pesando 2400 kg/m³ é chamado concreto de peso normal ou
concreto corrente e é o mais usado geralmente para peças estruturais. Para aplicações em que
se deseja uma alta relação resistência/peso, é possível reduzir a massa específica do concreto,
7
usando-se certos agregados, naturais ou processados termicamente, que possuem baixa
densidade, neste caso é utilizado o termo concreto leve para concretos cuja densidade é menor
que 1800 kg/m³. Por outro lado, concretos pesados, utilizados comumente para blindagem à
radiações, são os concretos produzidos a partir de agregados de alta densidade e que
geralmente pesam mais de 3200 kg/m³.
Ainda de acordo com as definições de Mehta e Monteiro (2008), com relação à
resistência, é útil dividir o concreto em três categorias gerais, baseadas na resistência à
compressão, referida aos 28 dias:
Concreto de baixa resistência: resistência à compressão menor que 20 MPa.
Concreto de resistência moderada: resistência à compressão de 20 a 40 MPa.
Concreto de alta resistência: resistência à compressão superior a 40 MPa.
Já a norma NBR 8953 (ABNT, 2009) classifica os concretos para fins estruturais
em dois grupos, o grupo I com classes de resistência característica à compressão com limite
máximo de 50 MPa e o grupo II com classes de resistência que vão de 55 MPa a 80 MPa.
Porém é importante lembrar que já existem concretos para fins especiais com resistências
acima de 150 MPa.
2.3.2 Propriedades do concreto fresco
Para a moldagem de uma peça estrutural, o concreto deve atender a requisitos no
estado fresco. Obviamente espera-se que tal concreto também atenda aos parâmetros de
resistência mecânica e durabilidade preestabelecidos na fase de projeto, conforme prevê a
NBR 6118 (ABNT, 2007).
É fundamental, portanto, que o concreto, no seu estado fresco, atenda algumas
propriedades, como trabalhabilidade suficiente que permita realizar seu transporte,
lançamento, adensamento e acabamento, mantendo-o homogêneo. Para isso, afirma
Guimarães (2005), a mistura no seu estado fresco deve-se manter, durante essas etapas, com
fluidez e coesão mínimas, de acordo com as condições de lançamento do concreto.
Neville (1997) define trabalhabilidade como uma propriedade física inerente ao
concreto, sem referência às circunstâncias de um tipo particular de construção, pois a
8
trabalhabilidade de que se necessita em cada caso depende dos meios de adensamento
disponíveis.
Quando o concreto é lançado e adensado é importante que atinja a melhor
compacidade possível. Para Guimarães (2005) é necessário expulsar ao máximo o ar
aprisionado durante as etapas de mistura, transporte e lançamento, adensando o concreto,
entretanto há um limite para este adensamento, pois o concreto não pode desagregar. O
concreto deve se manter homogêneo até o acabamento final da peça estrutural.
A ASTM C 125-93 define trabalhabilidade como a energia necessária para
manipular o concreto fresco sem perda considerável da homogeneidade, já o ACI 116R-90
descreve como a facilidade e homogeneidade com que o concreto fresco pode ser manipulado
desde a mistura até o acabamento.
O consumo de água, para Guimarães (2005), é considerado como o volume de
água, geralmente em litros, por volume de concreto, geralmente em m³. É um dos principais
fatores que influenciam a trabalhabilidade, pois quanto maior o consumo de água mais fluido
será o concreto. Porém, segundo o autor, deve-se atentar que, mantendo a quantidade dos
outros materiais e aumentando o consumo de água, aumenta-se a relação água/cimento. Nesse
caso, perde-se resistência e diminui-se vida útil da estrutura, pois se aumenta a porosidade da
pasta endurecida.
Outro fator que influencia a trabalhabilidade é a coesão. O concreto necessita de
uma tensão mínima para iniciar seu escoamento, devido à força resistente a esse movimento,
composta pelo atrito e pela coesão entre os materiais que o compõem. Guimarães (2005)
explica que para que o concreto se espalhe, após o lançamento, ocupando todos os espaços de
uma forma, é necessário aplicar uma energia, por exemplo, a vibração do concreto. Portanto,
quanto mais obstáculos estiverem impedindo a movimentação do concreto, maior
trabalhabilidade este deve ter ou maior energia deve ser utilizada no seu adensamento.
Guimarães (2005) destaca que quanto maior a coesão maior será a tensão inicial
de escoamento e que para permitir a execução de uma peça estrutural, procura-se obter um
concreto com menor viscosidade e maior coesão possíveis, ou seja, ter grande mobilidade sem
segregar. O maior consumo de água também apresenta o inconveniente de diminuir a coesão
do concreto.
Neville (1997) define a segregação como sendo a separação dos constituintes de
uma mistura heterogênea de modo que sua distribuição deixe de ser uniforme. O autor afirma
ainda que, no caso do concreto, as diferenças de tamanho das partículas e das massas
9
específicas dos constituintes da mistura são as causas primárias da segregação, que podem ser
controladas por uma granulometria adequada, por cuidados no manuseio e no uso correto da
quantidade de água e adição de aditivos plastificantes.
Existem vários ensaios que dão uma noção da trabalhabilidade do concreto, são
eles:
a) Concreto Seco: Ensaio de VeBe.
b) Concreto plástico: slump test (abatimento tronco de cone).
c) Concreto fluido: mesa de Graff.
d) Concreto auto-adensável: Caixa em L; Funil em V; Slump Flow.
Como neste trabalho o concreto utilizado foi o concreto plástico, foi realizado o
ensaio de abatimento do tronco de cone. Devido ao seu baixo custo, é muito utilizado tanto
em laboratório, durante a fase de dosagem, como em canteiros de obras.
A NBR NM 67(ABNT,1998) normaliza esse ensaio no Brasil. No centro de uma
base metálica, posiciona-se um molde também metálico de um tronco de cone com 300mm de
altura, base com 200mm de diâmetro e topo com 100mm de diâmetro. Deve-se molhar o
molde para diminuir a influencia do atrito durante a execução do ensaio. Mantém-se o molde
firme à base metálica colocando os pés sobre saliências fixas junto a base do tronco de cone, o
qual deve ser preenchido com três camadas de concreto, apiloando cada camada 25 vezes com
uma barra de ferro com 16mm de diâmetro. Após remover-se o excesso de concreto, mantém-
se firme o molde sobre a base colocando as mãos sobre saliências fixas no centro do molde e
retirando os pés das saliências inferiores. Logo a seguir o molde é erguido, provocando o
abatimento do concreto. O molde é colocado com o topo apoiado na base metálica ao lado do
concreto e, com o auxílio de uma régua de aço e de uma escala, mede-se o abatimento do
tronco de cone no seu centro (Fig. 2.1)
10
Figura 2.1 - Ensaio de abatimento de tronco de cone: a) molde metálico; b) medição do abatimento (NBR NM
67. 1998, p. 5 e 7).
2.3.3 Propriedades do concreto endurecido
O concreto, no seu estado endurecido, pode ser considerado como uma rocha
artificial, como define Paulon (2005), comparável a um conglomerado constituído por uma
associação de agregados graúdos e grãos de areia, de dimensões variáveis, englobados por
uma pasta de cimento. As propriedades deste material heterogêneo, suas características
mecânicas, elásticas, físicas e químicas, as quais condicionam o seu emprego, dependem de
um grande número de fatores relativos à pasta em si, aos agregados utilizados e, enfim, da
ligação entre esses dois elementos essenciais.
A escolha de um material de engenharia, para cada tipo específico de aplicação,
deve considerar a sua capacidade de resistir a uma força aplicada. Tradicionalmente, a
deformação decorrente de cargas aplicadas é expressa em deformação específica, definida por
Mehta e Monteiro (2008), como a mudança do comprimento por unidade de comprimento; a
carga é expressa em tensão, definida, pelos mesmos autores, como a força por unidade de
área. Dependendo de como agem sobre o material, as tensões podem ser distinguidas umas
das outras: por exemplo, compressão, tração, flexão, cisalhamento e torção. As relações
tensão-deformação dos materiais são geralmente expressas em termos de resistência, módulo
de elasticidade, dutilidade e tenacidade.
Resistência última é a medida de tensão exigida para romper o material. No
projeto das estruturas de concreto, considera-se o concreto como o material mais adequado
para resistir à carga de compressão, por este motivo a resistência à compressão geralmente é
especificada.
11
Geralmente a resistência é considerada como a propriedade mais importante do
concreto. Neville (1997) destaca que a resistência dá uma idéia geral da qualidade do
concreto, pois ela está diretamente relacionada com a estrutura da pasta de cimento hidratada,
porém, em muitos casos práticos, outras características, como a durabilidade e permeabilidade
podem ser mais importantes.
Mehta e Monteiro (2008) destacam ainda que, sendo a resistência do concreto
função do processo de hidratação do cimento, o qual é relativamente lento, tradicionalmente
as especificações e ensaios de resistência do concreto são baseados em corpos de prova
curados em condições específicas de temperatura e umidade por um período de 28 dias.
Entretanto, pode-se verificar a resistência do concreto para menores idades (1, 3, 7 e 14 dias)
para obras que tenham protensão ou estruturas pré-moldadas e para maiores idades (56, 91
dias ou mais).
Segundo Jacintho e Giongo (2005) o comportamento mecânico do concreto pode
ser influenciado por outros fatores, tais como: tipo de solicitação, velocidade de
carregamento, relação água/cimento, idade do concreto, forma e dimensões dos corpos de
prova. Além disso, os autores acrescentam que as adições e os aditivos, que, incorporados ao
concreto, podem melhorar o desempenho de uma propriedade específica, como, por exemplo,
aumentar a resistência à compressão, como é o caso da adição de sílica ativa no concreto.
Para Neville (1997), considera-se que a resistência de um concreto, curado em
água a uma temperatura constante, depende apenas de dois fatores: a relação água/cimento e o
grau de adensamento.
Para Mehta e Monteiro (2008), muitos são os fatores que podem influenciar a
resistência mecânica do concreto, pode-se encontrar uma forma muito ilustrativa de
mostrarem-se esses fatores (Fig. 2.2).
Jacintho e Giongo (2005) lembram que, quando o concreto está plenamente
adensado, considera-se sua resistência como inversamente proporcional à relação a/c, os
autores afirmam ainda que essa relação foi precedida pela denominada “lei”, mas, na
realidade, uma regra, estabelecida por Duff Abrams em 1919, o qual determinou a resistência
da seguinte maneira:
(1)
onde:
12
a/c = é a relação água cimento/cimento da mistura (inicialmente tomada em
volume);
K1 e K2 = são constantes empíricas, que dependem dos materiais e da idade do
concreto.
Na Fig. 2.3, é mostrada a forma geral da curva que representa a dependência entra
a relação a/c e a resistência à compressão do concreto.
Figura 2.2 - Interação dos fatores que influenciam a resistência do concreto (MEHTA & MONTEIRO. 2008 p.
63)
Figura 2.3 - A dependência entre a resistência e a relação a/c (NEVILLE, 1997, p. 278)
Neville (1997) destaca ainda que a valores muito baixos da relação água/cimento,
a curva deixa de ser seguida quando o adensamento pleno não é mais possível, o ponto real
onde se inicia o afastamento da curva depende do meio de adensamento disponível.
RESISTÊNCIA DO CONCRETO
PARÂMETROS DA
AMOSTRA
DIMENSÕES
GEOMETRIA
ESTADO DA UMIDADE
RESISTÊNCIA DAS
FASES
COMPONENTES
PARÂMETRO DE
CARREGAMENTO
TIPO DE TENSÃO
VELOCIDADE DE
APLICAÇÃO DA TENSÃO
POROSIDADE DA MATRIZ
FATOR a/c
ADITIVOS MINERAIS
GRAU DE HIDRATAÇÃO Tempo de Cura
Temperatura
Umidade CONTEÚDO DO AR
Ar preso
POROSIDADE DO
AGREGADO
POROSIDADE DA ZONA DE TRANSIÇÃO
FATOR a/c
ADITIVOS MINERAIS
CARACTERÍSTICAS DE EXUDAÇÃO Distribuição Granulométrica do agregado
Tamanho Máximo e Geométrica
GRAU DE COMPACTAÇÃO GRAU DE HIDRATAÇÃO
Tempo de Cura
Temperatura Umidade
INTEGRAÇÃO QUÍMICA ENTRE AGREGADO E
PASTA DE CIMENTO
13
Alguns autores criticam o uso da relação água/cimento como não sendo
suficientemente fundamental para a resistência do concreto. Neville (1997, p.279) propõe o
seguinte:
“Para um dado cimento e agregados aceitáveis, a resistência que pode ser obtida
com uma mistura trabalhável, adequadamente lançada, de cimento, agregados e água
(em iguais condições de mistura, cura e ensaio), é influenciada por:
a) relação entre o cimento e a água de mistura
b) relação entre o cimento e o agregado
c) granulometria, textura superficial, forma, resistência e rigidez das partículas de
agregado
d) tamanho máximo do agregado.”
Neville (1997) afirma que não há duvida de que a relação agregado/cimento é
apenas um fator secundário da resistência do concreto.
Em regra geral, a influência do agregado na resistência do concreto convencional
não é levada em conta. De acordo com Mehta e Monteiro (2008), a resistência do agregado
normalmente não é um fator determinante na resistência do concreto porque, à exceção dos
agregados leves, a partícula do agregado é, várias vezes, mais resistente que a matriz e a zona
de transição, Figura 2.4. Em outras palavras, para a maioria dos agregados naturais, a
resistência do agregado é raramente utilizada porque a ruptura é determinada pelas outras
duas fases.
Figura 2.4 - Zona de transição pasta/agregado graúdo.
Existem, contudo, outras propriedades do agregado além da resistência, tais como
o tamanho, a forma, a textura da superfície, a granulometria e a mineralogia, que
reconhecidamente influem na resistência do concreto.
O efeito do diâmetro máximo do agregado é mais pronunciado em concretos de
alta resistência, pois, segundo Jacintho e Giongo (2005), para essas resistências, a relação a/c
diminui, e a porosidade reduzida da zona de transição começa a ser importante na resistência
do concreto.
14
Diferenças na composição mineralógica dos agregados também afetam a
resistência do concreto. Segundo Mehta e Monteiro (2008), a substituição de agregado
calcáreo por agregado a base de sílica conduz a um aumento substancial na resistência do
concreto. Não apenas a redução do tamanho do agregado graúdo, mas também a substituição
do agregado de calcário por agregado de arenito melhoram significativamente a resistência
final do concreto, isso é afirmado por Neville (1997), como mostra a Fig. 2.5.
Figura 2.5 - Relação entre resistência à compressão e a idade de concretos preparados com diversos agregados
(NEVILLE, 1997, p. 294).
A resistência do concreto é de fundamental importância no projeto de estruturas
de concreto, no entanto, qualquer tensão é acompanhada de deformação e vice versa. A
relação entre tensões e deformações é de fundamental interesse no projeto estrutural.
Neville (1997) afirma que, como muitos outros materiais, o concreto é elástico
dentro de certos limites. Um material é considerado perfeitamente elástico se surgem e
desaparecem deformações imediatamente após a aplicação ou retirada de tensões. Para o autor
essa definição não implica linearidade entre tensões e deformações: alguns materiais como
vidro e algumas rochas apresentam comportamento elástico não linear com relação à tensão-
deformação.
Segundo Mehta e Monteiro (2008) a relação entre a tensão e a deformação
reversível é definida como módulo de elasticidade. Os autores destacam ainda que em
materiais homogêneos, o módulo de elasticidade é a medida das forças de ligação
interatômicas e não é afetada por mudanças microestruturais, o que não é válido para
materiais multifásicos como o concreto. O módulo de elasticidade à compressão do concreto
varia de 14 x 10³ a 40 x 10³ MPa.
15
Neville (1997) lembra que quando o concreto é mantido sob uma carga
permanente, a deformação cresce com o tempo, isto é, o concreto apresenta uma fluência.
Além disso, afirma o autor, submetido ou não a carregamento, o concreto se contrai quando
perde umidade, sofrendo uma retração. As intensidades da retração e da fluência são da
mesma ordem de grandeza da deformação elástica devidas a tensões usuais, de modo que os
diversos tipos de deformações sempre devem ser levados em conta.
2.4 Juntas de concretagem
Em grande parte das obras de construção com emprego de concreto estrutural, por
diversos fatores, a concretagem pode ser feita em etapas, criando assim superfícies de ligação
entre concretos de diferentes idades. O mesmo também pode ocorrer em obras de ampliação.
O concreto é considerado, na concepção de projetos com seu emprego, como um material que
fornece elementos unidos sem quebra de continuidade, formando estruturas monolíticas.
No caso de recuperação ou reforço de estruturas com o uso do concreto, se faz
necessário a criação de uma interface de ligação entre o concreto aplicado na recuperação e o
concreto já existente.
Marek e Vanderlei (1997), afirmam que, geralmente, a região de contato entre os
concretos de diferentes idades é a região mais suscetível ao surgimento de problemas, pois,
além de ser a região com maior risco de segregação de materiais, é também a região onde é
mais comum haver camadas de nata de cimento, que atuam como uma camada de baixa
resistência e diminuindo a aderência entre os dois concretos.
Cánovas (1984) explica o surgimento da nata de cimento durante o processo de
adensamento do concreto quando afirma que às vezes, o vibrador não “costura” as camadas
subjacentes, como requer a boa técnica de seu emprego. Nesse caso, cria-se uma interface
entre camadas, de característica pouco uniforme e, em geral, fraca, por ser formada pela
argamassa que “sobrenadou” durante a vibração da camada inferior, e ao agregado que foi
para o fundo da nova capa que está sendo lançada.
Segundo Souza & Ripper (1998), a perda de aderência é um efeito que pode ter
consequências ruinosas para a estrutura, e pode ocorrer entre concretos de idades diferentes,
na interface de duas concretagens. Esse efeito ocorre quando a superfície entre o concreto
antigo e o concreto novo estiver suja, quando houver um espaço de tempo muito grande entre
16
duas concretagens consecutivas e a superfície de contato (junta de concretagem) não tiver sido
convenientemente preparada ou quando surgirem trincas importantes no elemento estrutural.
Cánovas (1984) afirma que nas estruturas de concreto não existem rebites, nem
soldaduras e isso permite confiar plenamente na hiperestaticidade dos elementos, entretanto,
embora não se tenha esses tipos de ligações, existem as juntas de concretagem. O ideal seria,
em toda estrutura de concreto, que a concretagem fosse contínua e que não existissem juntas,
ou seja, que houvesse um monolitismo total. Na prática isso é impossível de conseguir e nas
obras são muitas as juntas construtivas que é preciso deixar, em virtude do término da jornada
de trabalho, ou por mau tempo, na época de fortes chuvas, falta de materiais, pouca definição
da obra, suspensão da mesma dentre outros.
É fundamental que a superfície da junta seja tratada adequadamente para que a
descontinuidade construtiva que a junta cria, não se traduza em descontinuidade estrutural.
Cánovas (1984) afirma que a primeira medida a ser adotada é empregar, de ambos os lados da
junta, concretos idênticos e a segunda consiste em conseguir que ambos fiquem unidos, sendo
este o problema mais difícil de ser solucionado.
Segundo a NBR 14931 (2004) podem ser utilizados produtos para melhorar a
aderência entre as camadas de concreto em uma junta de concretagem, deste que estes não
causem danos ao concreto e seja possível comprovar desempenho pelo menos igual ao dos
métodos tradicionalmente utilizados.
Existem métodos, tal como o apicoamento, que associado, ou não, com outros
produtos, podem melhorar a aderência nas juntas de ligação entre concretos. Neste trabalho
além de apenas apicoamento, foram utilizados materiais que podem ser produzidos na obra,
como a nata de cimento e a nata de cimento com adição de sílica ativa, e um tipo de material
industrializado, o adesivo epóxi.
2.5 Materiais utilizados nas ligações entre concreto novo/concreto velho
Existe um número muito grande de materiais desenvolvidos especificamente para
serem utilizados em trabalhos de reabilitação de estruturas de concreto armado. Dentre eles
pode-se citar os aditivos que melhoram, em vários aspectos, o desempenho do material
utilizado no reparo.
Segundo Reis (1998), os materiais de reparo podem ser constituídos basicamente
por ligantes hidráulicos ou por ligantes sintéticos. Dentro do grupo dos materiais com base
17
cimentícia (ligantes hidráulicos) pode-se citar o cimento Portland comum ou de
endurecimento rápido, que são os materiais tradicionalmente mais usados em trabalhos de
reparos e reforços ou ligações entre concretos. Para melhorar o desempenho desse material
pode-se incorporar na pasta de cimento alguns tipos de aditivos e/ou adições. Entre as adições
minerais mais utilizadas estão as pozolanas, cinzas volantes, a escória de alto forno e a sílica
ativa. No caso das ligações entre concretos, existe no mercado um número muito grande de
adesivos à base epóxi indicados para este caso.
Neste trabalho, os materiais utilizados no tratamento de ligação entre concreto
novo/concreto velho foram:
Nata de cimento Portland tipo CP II – Z – 32 RS com adição de sílica ativa;
Nata de cimento Portland tipo CP II – Z – 32 RS;
Adesivo Epóxi Pastoso – Concresive® 228 (BASF);
2.5.1 Sílica ativa
Para Malhotra e Mehta (1996), o uso de adições de minerais na construção civil é
anterior à invenção do cimento, no período de 1500 a. C, na Grécia, onde se adotava um
material de origem vulcânica, originado de erupções ocorridas na ilha de Santorine.
Atualmente, as adições minerais comumente utilizadas são resíduos provenientes
de indústrias, resíduos estes que seriam comumente descartados em locais impróprios gerando
risco de contaminação do solo e fontes de água.
Com a tendência mundial e desenvolvimento sustentável e preocupação cada vez
maior com o meio ambiente, espera-se que seja crescente o uso de adições minerais na
indústria do cimento e do concreto, substituindo parcialmente clínquer ou cimento.
Dentre outros tipos de adições minerais destaca-se o uso de sílica ativa, um
subproduto resultante do processo de obtenção do ferro-silício (insumo destinado em grande
parte à produção de aços comuns, na qual atua como desoxidante) e silício-metálico (insumo
utilizado na fabricação de componentes eletrônicos, silicones e alumínio).
Mehta (1984) explica que o silício e o ferro silício são produzidos em grandes
fornos elétricos de fusão, do tipo arco voltaico, que operam a temperaturas acima de 2000°C,
o autor explica ainda que na redução do quartzo a silício, é produzido o monóxido de silício
gasoso (SiO). Ele é transportado a zonas de temperaturas mais baixas (parte superior do
18
forno), onde oxida ao entrar em contato com o ar, formando o dióxido de silício (SiO2), que se
condensa em forma de partículas esféricas, extremamente pequenas (diâmetro médio de 0,1
µm) e amorfas, denominadas de sílica ativa. A Figura 2.6 mostra, esquematicamente, o
processo de produção de silício metálico e de captação de sílica ativa.
Figura 2.6 - Esquema de produção do silício e captação da sílica ativa (MOLIN, 2005, p. 357).
Mehta e Monteiro (2008) comparam a sílica ativa ao cimento Portland e a cinzas
volantes típicas e concluem que a sílica ativa apresenta distribuição granulométrica das
partículas duas ordens de grandeza mais finas que os demais produtos, com isso os autores
acrescentam que, devido a esse fator, o material, por um lado, é altamente pozolâmico, mas
por outro, cria problemas de manuseio e aumenta apreciavelmente o consumo de água do
concreto, a menos que se acrescente aditivo redutor de água.
Para Molin (2005), a sílica ativa produz efeitos químicos e físicos na
microestrutura do concreto, ao contrário das pozolanas naturais, escórias e cinzas volantes. A
reação Ca(OH)2 – SiO2 envolvendo a sílica ativa é rápida e pouco variável, não sendo
necessários longos períodos de cura para atingir as resistências ou baixas permeabilidades
desejadas.
Para temperaturas de 20°C, Maage (1987) afirma que a reação pozolânica inicia
por volta do sétimo dia, enquanto para temperaturas mais altas (35°C) a contribuição química
já é observada aos dois dias de idade.
Segundo Molin (2005), o efeito microfíler acontece como resultado do tamanho
das partículas de sílica ativa, que se introduzem entre os grãos de cimento e se alojam nos
interstícios da pasta, reduzindo o espaço disponível para água e atuando como ponto de
19
nucleação, o que dificulta a orientação preferencial dos cristais de hidróxido de cálcio na
interface pasta/agregado.
Reis (1998) explica que a sílica ativa é um pó extremamente fino, com grãos de
forma esférica que preenche os vazios da matriz do cimento hidratado, aumentando a
densidade do concreto, o autor acrescenta que durante o processo de hidratação do cimento. A
sílica ativa, em se tratando de uma pozolana altamente reativa, combina facilmente com o
hidróxido de cálcio, um produto resultante da hidratação do cimento, alterando a
microestrutura e a morfologia da zona de transição na interface matriz-agregado, reagindo e
formando cristais de silicato de cálcio hidratado. Este subproduto é mais fino que os cristais
dos grãos de cimento e se constitui no principal elemento responsável pelo aumento da
resistência do concreto. Através dessa reação com a sílica ativa, obtém-se uma matriz muito
densa que vincula fortemente as partículas dos agregados e, consequentemente, preenche os
espaços entre elas, como resultado, tem-se um material resultante muito resistente e
relativamente homogêneo.
Souza e Ripper (1998) afirmam que, devido à forma das partículas e à sua extrema
finura, a sílica ativa modifica várias propriedades do concreto, apresentando a vantagem de
fornecer maior aderência na união concreto novo/concreto velho, podendo já vir condicionada
ao cimento ou ser empregada diretamente na mistura do concreto, ou na superfície de ligação,
sob a forma de lama ou “in natura” (pó).
Com relação a quantidade aplicada na mistura com cimento, Souza e Ripper
(1998) recomendam que as adições de sílica ativa devam ser feitas em quantidades que
variem de 4% a 15% do peso do cimento, conforme a aplicação e o desempenho que se deseje
do material.
2.5.2 Nata de cimento Portland
De acordo com a definição de Neville (1997), cimento, em linhas gerais, pode ser
considerado substâncias com propriedades adesivas e coesivas capaz de unir fragmentos de
minerais entre si de modo a formar um todo compacto. Essa definição abrange uma grande
quantidade de materiais distintos entre si, com poucas características em comum, a não ser a
capacidade aglutinante.
Mehta e Monteiro (2008) definem os cimentos hidráulicos como os aglomerantes
que não só endurecem através de reações com a água, como também formam um produto
resistente à água.
20
De acordo com Mehta e Monteiro (2008) o cimento Portland anidro não aglomera
areia e agregado graúdo, ele só adquire a propriedade adesiva quando misturado à água. Isto
acontece porque a reação química do cimento com a água, comumente chamada de hidratação
do cimento, gera produtos que possuem características de pega e endurecimento.
Para Neville (1997), existem duas formas de reação entre os constituintes do
cimento e a água: a) incorporação direta de algumas moléculas de água, ou seja, hidratação
propriamente dita, e b) hidrólise, isto é, quebra e dissolução de determinados componentes do
cimento, como, por exemplo, o gesso que disponibiliza íons sulfato ao sistema. É usual, e
mesmo conveniente, utilizar o termo hidratação do cimento a todas as reações, isto é, tanto a
hidratação como a hidrólise.
A mistura de cimento e água, aqui denominada de nata de cimento, é normalmente
utilizada para injeção em falhas na estrutura, ancoragem de barras ou ligação entre concretos
de diferentes idades.
Segundo Souza e Ripper (1998) esta pasta deve ser homogênea, devendo atingir,
após elaborada, a consistência de uma tinta espessa, para isso, em geral, utiliza-se um fator
água/cimento da ordem de 0,40.
2.5.3 Adesivo Epóxi
O adesivo epóxi faz parte de uma classe de materiais denominada de polímeros,
mais especificamente do tipo resinas epoxídicas.
Souza e Ripper (1998) explicam que os polímeros são compostos formados por
processo químico de associação molecular, produzido e controlado por catalisadores,
responsáveis pelo início do processo, pelos inibidores, que controlam a velocidade do
processo, impedindo a polimerização prematura durante o armazenamento do produto, e pelos
aceleradores, que aceleram o processo.
Os polímeros são usados na fabricação de concretos convencionais, por adição ao
cimento e ao próprio concreto, quer durante a mistura, quer posteriormente. Segundo Souza e
Ripper (1998), dos polímeros, os mais utilizados no Brasil são as resinas epoxídicas,
derivadas do petróleo, resultantes da combinação de epocloridina e do bifenol. De acordo com
as proporções utilizadas de cada um destes componentes, torna-se possível a obtenção de
resinas com diferentes propriedades, principalmente no que diz respeito a densidade e peso
molecular.
21
Uma propriedade importante das formulações epoxídicas, segundo Souza e Ripper
(1998), é a ausência quase total de retração durante o processo de cura, o que garante a
integridade da superfície de ligação. No entanto, conforme destaca os autores, têm o
coeficiente de dilatação térmica bastante superior ao do concreto e, por isso, os serviços
realizados em peças submetidas a variações acentuadas de temperatura podem estar sujeitos
ao surgimento de fissuras e deslocamentos relativos, provocados por incompatibilidade de
deformações.
Os adesivos, como o próprio nome diz, são materiais utilizados para colar
materiais a elementos estruturais já existentes. Os adesivos de base epóxi são polímeros
fornecidos em dois componentes: monômero e catalisador. Após a mistura dos dois
componentes, o material permanece viscoso durante certo tempo, denominado “pot-life”,
depois endurece e se solidifica, adquirindo então elevada resistência mecânica.
22
3 MATERIAIS E MÉTODOS
3.1 Método de pesquisa
O presente trabalho foi dividido em duas etapas: uma etapa de estudos teóricos e
uma etapa prática de ensaios experimentais. Na etapa teórica foi realizada a pesquisa
bibliográfica através de livros, trabalhos de outros autores, artigos científicos, internet, dentre
outros. Na parte prática, realizada no Laboratório de Materiais de Construção da Universidade
Federal do Ceará e no Laboratório da Fundação Núcleo de Tecnologia Industrial – NUTEC,
foram realizadas as moldagens, caracterizações de materiais, e os ensaios experimentais
envolvidos no estudo.
3.2 Caracterizações dos agregados: areia grossa e brita
A areia utilizada na produção do concreto para este trabalho foi a areia lavada e
peneirada, oriunda de leitos de rios, a brita utilizada tem origem em pedreiras localizadas na
região metropolitana de Fortaleza, material usualmente utilizado para tal fim nesta cidade.
Para os agregados, areia grossa e brita, foram realizados ensaios de caracterização
no Laboratório de Materiais de Construção (LMC) da Universidade Federal do Ceará (UFC).
Inicialmente, no estabelecimento da amostragem, foi realizado o processo de quarteamento do
material de acordo com a NBR NM 26 (ABNT, 2009): Agregados - Amostragem. Em seguida
os ensaios abaixo:
Para a areia (Figura 3.1) foram realizados os seguintes ensaios, conforme as
normas da ABNT listadas a seguir:
Granulometria - NBR NM 248/2003: Agregados – Determinação da composição
granulométrica.
Massa específica - NBR 9775/1987: Agregados – Determinação da umidade
superficial em agregados miúdos por meio do frasco de Champman - Método de
ensaio.
Massa unitária – NM 45/2006: Agregados – Determinação da massa unitária e do
volume de vazios.
Teor de material pulverulento - NBR NM 46/2003: Agregados – Determinação do
material fino que passa através da peneira 75 μm, por lavagem.
23
Figura 3.1 - Areia Grossa.
Para a brita (Figura 3.2) foram realizados os seguintes ensaios, conforme as
normas da ABNT listadas a seguir:
Granulometria - NM 248/2003: Agregados – determinação da composição
granulométrica.
Massa específica - NBR NM 53:2009: Agregado graúdo – determinação de massa
específica, massa específica aparente e absorção de água.
Massa unitária - NM 45/2006: Agregados – Determinação da massa unitária e do
volume de vazios.
Figura 3.2 - Brita.
3.3 Dosagem do concreto
Neste trabalho, para a dosagem do concreto, foi utilizada uma metodologia de
dosagem experimental, baseada no método desenvolvido pelo American Concrete Institute
24
(ACI) e adaptado pela Associação Brasileira de Cimento Portland (ABCP) às condições
brasileiras, isto é, para agregados que cumpram a norma NBR 7211.
Primeiramente foi determinada a relação água/cimento (a/c) do concreto de
acordo com a Curva de Abrams do Cimento mostrada na Figura 3.3 (exemplo para resistência
desejada de 25 MPa), este procedimento foi feito para cada resistência requerida, neste caso
25 MPa, 30 MPa e 35 MPa.
Figura 3.3 – Gráfico para a determinação da relação a/c em função das resistências do concreto e cimento aos 28
dias, (RODRIGUES, 1998, p. 18).
Foram obtidos, através da Curva de Abrams, os fatores a/c mostrados na Tabela
3.1.
Tabela 3.1 – resistências requeridas e fatores a/c obtido pela Curva de Abrams.
Resistência Requerida fator a/c
25 MPa 0,58
30 MPa 0,52
35 MPa 0,46
Após a determinação do fator água/cimento, foi determinado o Consumo de Água
do Concreto (Ca) através da Tabela 3.2, tendo sido estabelecido o abatimento do tronco cone
em 70 mm e a dimensão máxima característica do agregado graúdo em 19,0 mm, ver Tabela
4.1, pode ser observado que neste caso o consumo de água (Ca) é de 200 l/m³, sendo o
mesmo para as três resistências dos concretos produzidos.
25
Tabela 3.2 – Consumo de água aproximado (RODRIGUES, 1998, p. 20).
A partir do estabelecimento do consumo de água (Ca), calcula-se o consumo de
cimento através da expressão:
C = Ca /(a/c) (kg/m3), onde c é o consumo de cimento em Kg/m³ de concreto.
Foram obtidos os consumos de cimento mostrados na Tabela 3.3.
Tabela 3.3 – Consumo de cimento para as resistências requeridas
Resistência Requerida Consumo de cimento(kg/m³)
25 MPa 338,98
30 MPa 384,62
35 MPa 434,78
Utilizando-se a Tabela 3.4, determina-se o volume compactado a seco (Vc) de
agregado graúdo.
Tabela 3.4 – Volume compactado a seco (Vc) de agregado graúdo por m³ de concreto (RODRIGUES, 1998, p. 22).
A determinação do consumo de agregado graúdo (Cb) é feita pela expressão:
Cb= Vc x Mc (kg/m3), onde Vc é volume compactado a seco de agregado graúdo
por m³ de concreto e Mc é a massa unitária do agregado graúdo.
Para o módulo de finura da areia (MF) igual a 2,4mm (Tabela 4.1) e a dimensão
máxima do agregado graúdo igual a 19,0 mm (Tabela 4.3), tem-se um Vc igual a 0,710.
A massa unitária do agregado graúdo (Mc) é igual a 1420 kg/m³, Tabela 4.3.
Dessa forma, foi obtido um Cb de 1008,2 kg/m³, fixo para as três resistências requeridas.
26
Como já foram determinados os consumos dos outros materiais, a determinação
do consumo de areia é imediata, pois pode-se admitir que o volume do concreto é formado
pela soma dos volumes absolutos do cimento (Vc), água (Va) e agregados (Vm – Vb).
Portanto para 1 m³ de concreto tem-se:
(2)
onde γc, γb e γa (~ 1000 kg/m³) são respectivamente, as massas específicas do
cimento, brita e água de acordo com os dados da Tabela 3.5. O consumo de areia será:
Cm= γm x Vm, onde γm é a massa específica da areia (Tabela 3.5).
Tabela 3.5 – Massas específicas da areia, brita, água e cimento em kg/m³.
Massas específicas
Areia γm Massa específica (kg/m³) 2614,38
Brita γb Massa específica (kg/m³) 2510,52
Água γa Massa específica (kg/m³) 1000,00
Cimento γc Massa específica (kg/m³) 3130,00
Logo, o consumo de areia (Cm) para os concretos com resistências requeridas de
25 MPa, 30 MPa e 35 MPa são mostrados na Tabela 3.6.
Tabela 3.6 – Consumos de agregado miúdo.
Resistência Requerida Vm (m³) Cm (kg/m³)
25 MPa 0,290 758,46
30 MPa 0,276 720,34
35 MPa 0,260 678,44
Os traços foram estabelecidos a partir dos consumos em Kg/m³, calculados
anteriormente, fixando-se a proporção de cimento em 1 e os demais valores calculados por
regra de três simples, ver Tabela 3.7.
Para o bom funcionamento da betoneira utilizada na produção do concreto, os
traços foram dosados para 12 kg de brita.
27
Tabela 3.7 – Dosagem do concreto.
25 MPa Cimento Areia Brita Água
Consumos Kg/m³ 338,98 758,46 1008,2 200
Traço 1,00 2,24 2,97 0,59
Consumo em Kg
p/ 12kg de brita 4,03 9,03 12,00 2,38
30 MPa Cimento Areia Brita Água
Consumos Kg/m³ 384,62 720,34 1008,2 200
Traço 1,00 1,87 2,62 0,52
Consumo em Kg
p/ 12kg de brita 4,58 8,57 12,00 2,38
35 MPa Cimento Areia Brita Água
Consumos Kg/m³ 434,78 678,44 1008,2 200
Traço 1,00 1,56 2,32 0,46
Consumo em Kg
p/ 12kg de brita 5,17 8,08 12,00 2,38
Após os ensaios de caracterização dos materiais e a dosagem do concreto, deu-se
início às atividades de produção e moldagem dos corpos de prova, conforme apresentado a
seguir.
3.4 Produção dos corpos de prova
A parte prática deste trabalho foi realizada no Laboratório de Materiais de
Construção da Universidade Federal do Ceará (LMC-UFC) e no Laboratório da Fundação
Núcleo de Tecnologia Industrial – NUTEC, onde foram realizadas as moldagens e os ensaios
experimentais envolvidos no estudo.
As etapas envolvidas nesta fase do estudo foram:
(a) Seleção e caracterização dos materiais;
(b) Dosagem dos concretos para a moldagem dos corpos de prova;
(c) Moldagem dos corpos de prova com diferentes resistências à compressão;
(d) Preparo dos corpos-de-prova, esse preparo consiste na serragem dos mesmos e
apicoamento;
(e) Aplicação de técnica de ligação entre concreto novo/concreto velho na superfície serrada
do corpo de prova;
(f) Remoldagem dos CP’s serrados e com superfícies tratadas nas formas cilíndricas e
preenchimento com concreto novo de mesma resistência;
28
(g) Ensaio de compressão aos 28 dias para verificação do desempenho dos tratamentos
adotados;
Como as etapas (a) e (b) já foram tratadas em tópicos anteriores, as demais
serão discutidas a seguir.
3.4.1 Moldagem dos corpos de prova
O concreto foi produzido em betoneira elétrica de 120 litros (Figura 3.4) e
moldado em corpos de prova de fôrma metálica cilíndrica com dimensões 10x20 cm (Figura
3.5). A moldagem dos corpos de prova foi feita de acordo com a NBR 5738 (ABNT, 2003)
Concreto – Procedimento para moldagem e cura de corpos-de-prova, e os rompimentos
foram feitos de acordo com a NBR 5739 (ABNT, 2007): Concreto - Ensaios de compressão
de corpos-de-prova cilíndricos.
Figura 3.4 – Betoneira elétrica de 120 litros
Figura 3.5 – Formas cilíndricas 10x20 cm
29
Foram moldados 21 corpos de prova, divididos igualmente entre as resistências de
25 MPa, 30 MPa e 35 MPa, conforme ilustra a Figura 3.6.
Figura 3.6 – Esquema da moldagem dos corpos de prova.
Após desmoldados, 24 horas após a moldagem, os corpos de prova foram
submetidos ao processo de cura de 28 dias, onde permaneceram em reservatório imersos em
água (cura úmida).
Em seguida, dos sete corpos de prova moldados para cada resistência, um foi
deixado de reserva caso ocorresse alguma problema com outro CP. Dos seis CP’s restantes,
dois foram rompidos aos 28 dias, em prensa hidráulica (Figura 3.7) para verificação da
resistência, essa verificação foi feita de acordo com a NBR 5739/2007 : Concreto – ensaio de
compressão de corpos de prova cilíndricos. Os resultados serão apresentados no capítulo 4.
Figura 3.7 – Rompimento dos corpos de prova
30
Os outros quatro CP’s foram serrados a um ângulo de 30°, formando assim oito
partes que foram utilizadas na união com concreto novo. Este ângulo foi escolhido por
facilitar o corte no equipamento disponível e dar mais segurança ao operador. A Figura 3.8
esquematiza a destinação dos CP’s de 25 MPa, esquema idêntico vale para os CP’s de 30 MPa
e 35 MPa.
Figura 3.8 – Esquema da destinação dos corpos de prova
Para cada tipo de ligação a ser avaliada foram utilizadas duas partes de corpos de
prova serrados, como tem-se quatro tipo de ligações, justifica-se o uso das oito partes
oriundas dos quatro CP’s serrados.
A serragem dos corpos de prova foi realizada no NUTEC, com o uso de uma serra
circular elétrica (Figura 3.9) adequada para tal fim. Cada superfície do corpo de prova serrado
(Figura 3.10) recebeu um dos tratamentos, especificados a seguir.
Tratamentos empregados na superfície dos CP’s:
a) Apenas apicoamento
b) Apicoamento + nata de cimento
c) Apicoamento + nata de cimento com adição de sílica ativa
d) Apicoamento + aplicação de adesivo epóxi
31
Figura 3.9 – Serra utilizada no corte dos corpos de prova
Figura 3.10 – Superfície do corpo de prova após serragem
Todas as superfícies de ligação foram apicoadas, na forma de sulcos
transversais feitos com serra circular, para aumentar a zona de contato entre o concreto do CP
e o concreto novo adicionado posteriormente. Já com o apicoamento, os corpos de prova
foram inseridos novamente na forma cilíndrica (Figura 3.11) onde alguns receberam
tratamento com materiais de ligação, já outros sem esse tratamento.
Superfície
onde se dará o
tratamento de
ligação
32
Figura 3.11 – CP dentro da forma cilíndrica para ser concretado.
Antes de cada aplicação fez-se a limpeza da superfície do CP com jato de água,
deixando a mesma isenta de poeira, óleos, graxas ou qualquer tipo de partículas soltas.
Para a confecção da nata de cimento utilizou-se uma balança de precisão (Figura
3.12) para pesagem dos materiais, o traço adotado para esta nata foi de 1:0,4 (Cimento:água),
segundo recomendação de Souza e Ripper (1998), já citada anteriormente. A homogeneização
e aplicação do material foi feita com espátula (Figura 3.13), de forma a preencher toda a
superfície do CP (Figura 3.14).
Figura 3.12 – Balança de precisão
33
Figura 3.13 – Espátula
Figura 3.14 – Superfície do corpo de prova após aplicação da nata de cimento
A confecção da nata de cimento com adição de sílica ativa foi feita de forma
semelhante à nata de cimento, utilizando a mesma balança para pesagem dos materiais e o
mesmo processo de homogeneização e aplicação no CP. O traço utilizado foi 1:0,1:0,44
(cimento:sílica ativa:água), dosagem baseada na recomendação de Sousa e Ripper (1998) que
recomendam uma adição de sílica ativa entre 4% e 15% do peso de cimento, neste caso foi
adicionado 10%. A dosagem da água foi feita baseado na proporção estabelecida para a nata
com apenas cimento mais um acréscimo proporcional à adição de sílica.
O tratamento com adesivo epóxi foi feito segundo as recomendações da BASF,
fabricante do Concresive® 228 (Figura 3.15), que foi o produto utilizado. O fabricante
recomenda que o componente A seja misturado ao componente B até a perfeita
homogeneização. A aplicação deve ser feita com espátula formando-se uma camada contínua
que cubra toda a superfície de união (Figura 3.16).
34
Figura 3.15 - Concresive® 228
Figura 3.16 – Superfície do CP tratada com Concresive® 228
Após serrados e com suas superfícies de ligação tratadas, os corpos de prova
foram remoldados. Para isso, os CP’s foram inseridos em forma metálica e cilíndricas de
mesmas dimensões das que foram originalmente confeccionados conforme ilustra a Figura
3.17.
Figura 3.17 – Remoldagem dos corpos de prova
35
A fôrma cilíndrica contendo o CP serrado foi preenchida com concreto com as
mesmas características do CP original, ou seja, mesma dosagem, mesmos materiais e
obviamente com a mesma resistência.
As amostras resultantes deste processo foram desmoldadas 24 horas após a
moldagem, Figura 3.18, e permaneceram em tanque de água por 28 dias, em processo de cura
úmida.
Tabela 3.8 – Corpos de prova resultantes
25 MPa
Referência Tratamento Quantidade
A1 Apicoamento 2
A2 Apicoamento + nata de cimento 2
A3 Apicoamento + adesivo epóxi 2
A4 Apicoamento + nata de cimento com adição de sílica 2
30 MPa
Referência Tratamento Quantidade
B1 Apicoamento 2
B2 Apicoamento + nata de cimento 2
B3 Apicoamento + adesivo epóxi 2
B4 Apicoamento + nata de cimento com adição de sílica 2
35 MPa
Referência Tratamento Quantidade
C1 Apicoamento 2
C2 Apicoamento + nata de cimento 2
C3 Apicoamento + adesivo epóxi 2
C4 Apicoamento + nata de cimento com adição de sílica 2
TOTAL DE CP'S 24
Para cada resistência foram moldados oito corpos de prova, sendo dois para cada
tipo de tratamento adotado, Tabela 3.8, logo se tem 24 corpos de prova que foram submetidos
a novo ensaio de compressão.
Figura 3.18 – Corpos de prova após ligação
36
Após o término do processo de cura, aos 28 dias de idade, os corpos de prova
foram submetidos a ensaio de compressão. Neste ensaio, cujos resultados serão apresentados
e discutidos no próximo capítulo, pode se observar o desempenho de cada tipo de tratamento
de ligação adotado. Para o ensaio foi utilizada a prensa hidráulica.
O ensaio de compressão foi feito de acordo com a NBR 5739 (ABNT, 2007):
Concreto – ensaio de compressão de corpos de prova cilíndricos.
37
4 RESULTADOS E DISCUSSÃO
4.1 Resultados da caracterização do material
4.1.1 Resultados dos ensaios com areia grossa
Abaixo é apresentada a curva granulométrica para o agregado miúdo (Figura 4.1),
em seguida uma Tabela com as propriedades físicas ensaiadas.
Granulometria
0
20
40
60
80
100
4,8
2,4
1,2
0,6
0,3
0,15
Fundo
Peneiras
% R
eti
da
Figura 4.1 – Curva granulométrica para o agregado miúdo (areia grossa).
Tabela 4.1 – Propriedades físicas do agregado miúdo (areia grossa).
Ensaio realizado Resultados
Dimensão máxima característica 2,40 mm
Massa específica 2,61 g/cm³
Massa unitária 1,46 g/cm³
Teor de material pulverulento 1,51%
4.1.2 Resultados dos ensaios com brita
A seguir foram apresentados os resultados da análise granulométrica e das
propriedades físicas do agregado graúdo (brita).
38
Tabela 4.2 – Análise Granulométrica para o agregado graúdo (brita).
Limites NBR 7211/2009 - Brita 1
Média
Peneira
(mm)
%
Retida
%
Acumulada Inferior Superior
19,1 0,00% 0,00 0 10
12,5 6,22% 6,22 70 95
9,5 24,17% 30,39 80 100
6,3 47,74% 78,13 92 100
4,8 12,44% 90,57 95 100
Fundo 9,43% 100,00 - -
Figura 4.2 – Curva granulométrica para o agregado graúdo (brita).
De acordo com recomendação da NBR 7211/2009, os agregados graúdos para a
produção de concreto devem estar dentro do limite superior e inferior, como se pode observar
na Figura 4.2, o agregado não atende a essa recomendação, porém foi utilizado por se tratar
do material comumente utilizado na produção de concreto em Fortaleza.
As propriedades físicas do agregado graúdo são apresentadas na Tabela 4.3.
Tabela 4.3 – Propriedades físicas do agregado graúdo (brita).
Ensaio realizado Resultados
Modulo de finura 6,21
Dimensão máxima característica 19,1 mm
Massa específica 2,51 g/cm³
Massa unitária 1,42 g/cm³
4.2 Verificação da resistência dos corpos de prova dos concretos produzidos
% Acumulada
Lim. Inferior
Lim. Superior
39
A Tabela 4.4 mostra os resultados do ensaio à compressão realizado em dois CP’s
para cada resistência. Este ensaio teve como objetivo verificar se as dosagens atendiam às
resistências desejadas.
Tabela 4.4 – Resultado de Resistência à compressão dos corpos de prova
Conforme os resultados acima apresentados, as maiores resistências das séries
I, II e III foram 25,3 MPa, 30,0 MPa e 39,6 MPa, respectivamente, o que comprova que os
traços utilizados atenderam ao desejado, embora para a série III a resistência média tenha sido
10,3% superior. Nos casos dos resultados dos outros CP’s, que deram abaixo do resultado
esperado, é provável que tenha havido alguma ineficiência na moldagem, transporte,
adensamento ou de centralização na prensa na hora do rompimento. Dessa forma é verificado,
então, que a dosagem foi satisfatória.
4.3 Resultados das ligações entre concreto novo/concreto velho
4.3.1 Para o concreto de 25 MPa
A Tabela 4.5 apresenta os resultados dos corpos de prova serrados e novamente
moldados com concreto de 25 MPa.
Para este caso, todos os tratamentos de ligação resistiram ao rompimento não
apresentando qualquer sinal de ruptura na junta de ligação. As fissuras apresentadas foram na
vertical, transpassando a emenda, isto, juntamente com o fato das resistências terem
apresentado resultados próximos a 25 MPa, ou seja, a emenda não prejudicou a resistência do
concreto, permitindo-se concluir que todos os tratamentos empregados foram eficazes.
Série
Nº do
CP Resistência aos 28 dias
Série I - 25 MPa I - 1 25,3 MPa
I - 2 20,9 MPa
Série II - 30 MPa II - 1 30,0 MPa
II - 2 28,6 MPa
Série III – 35 MPa III - 1 39,6 MPa
III - 2 37,6 MPa
40
Tabela 4.5 – Resultados do rompimento para CP’s de 25 MPa
As Figuras 4.3, 4.4, 4.5 e 4.6, que representam respectivamente, os tratamentos
nas superfícies com apenas apicoamento; apicoamento e nata de cimento; apicoamento e
adesivo epóxi; apicoamento e nata de cimento com adição de sílica, mostram como os corpos
de prova ficaram após o rompimento. Pode-se observar, em todos, que as juntas de ligação
ficaram intactas, apresentando fissuras na vertical transpassando essas juntas.
Figura 4.3 – CP1 – A1 e CP2 – A1 após rompimento
41
Figura 4.4 – CP1 – A2 e CP2 – A2 após rompimento
Figura 4.5 – CP1 – A3 e CP2 – A3 após rompimento
Figura 4.6 – CP1 – A4 e CP2 – A4 após rompimento
42
4.3.2 Para o concreto de 30 MPa
Para os corpos de prova moldados com concreto de 30 MPa, é apresentada a
Tabela 4.6 que mostra os resultados obtidos no ensaio de compressão.
Tabela 4.6 – Resultados do rompimento para CP’s de 30 MPa
Neste caso, para todos os tipos de tratamento de ligação empregados, as juntas
resistiram ao rompimento do corpo de prova, não havendo qualquer desprendimento entre as
partes dos CP’s.
As Figuras 4.7, 4.8, 4.9 e 4.10 mostram os corpos de prova após o rompimento,
respectivamente para os tratamentos: apicoamento; apicoamento e nata de cimento;
apicoamento e adesivo epóxi; apicoamento e nata de cimento com adição de sílica ativa.
Nas Figuras, observam-se que as fissuras após o rompimento estão na vertical,
transpassando as juntas de ligação que não apresentaram nenhum tipo de fissura.
De acordo com a Tabela 4.6, pode-se observar, na coluna dos resultados do
rompimento, que os CP’s romperam próximo da resistência a que foram dosados, neste caso
30 MPa, isto, portanto, permite-se concluir que todos os tratamentos de ligação foram
eficazes.
Na Figura 4.10 pode-se observar que o CP-2 B4 fissurou totalmente na vertical,
separando-se em duas partes, porém este desprendimento não ocorreu na junta de ligação.
43
Figura 4.7 – CP1 – B1 e CP2 – B1 após rompimento
Figura 4.8 – CP1 – B2 e CP2 – B2 após rompimento
Figura 4.9 – CP1 – B3 e CP2 – B3 após rompimento
44
Figura 4.10 – CP1 – B4 e CP2 – B4 após rompimento
4.3.3 Para o concreto de 35 MPa
A Tabela 4.7 apresenta os resultados obtidos para os corpos de prova de
resistência de 35 MPa.
Tabela 4.7 – Resultados do rompimento para CP’s de 35 MPa.
Diferentemente dos resultados anteriores, para este caso, as juntas de ligação com
tratamento apenas com apicoamento e apicoamento com aplicação de nata de cimento não
resistiram ao ensaio de compressão, apresentando desprendimento da junta de ligação antes
do corpo de prova atingir 35 MPa, como pode ser observado na coluna dos resultados do
rompimento da Tabela 4.7. As Figuras 4.11 e 4.12 mostram o rompimento das juntas de
ligação. Este fato sugere que para resistências maiores que 30 MPa este tipo de tratamento
45
não seria adequado para união entre concreto de diferentes idades. Observa-se ainda nas
Figuras que a superfície de ligação se desprendeu totalmente, deixando a superfície do CP
totalmente lisa, reforçando a idéia da ineficácia dos tratamentos.
Figura 4.11 – CP1 – C1 e CP2 – C1 após rompimento
Figura 4.12 – CP1 – C2 e CP2 – C2 após rompimento
Já os tratamentos com aplicação de adesivo epóxi e aplicação de nata de cimento
com adição de sílica ativa, mostraram desempenho satisfatório no ensaio de compressão dos
corpos de prova de 35 MPa por terem resistido ao rompimento sem desprendimento das juntas
de ligação. Como se pode observar na Tabela 4.7 o rompimento dos CP’s CP1-C3, CP2-C3,
CP1-C4 e CP2-C4 se deram próximos de 35 MPa e as fissuras transpassaram as juntas, com
46
isso pode-se afirmar que as juntas de ligação não diminuíram a resistência à compressão do
concreto. As Figuras 4.13 e 4.14 mostram os corpos de prova citados acima após o ensaio
realizado.
Figura 4.13 – CP1 – C3 e CP2 – C3 após rompimento
Figura 4.14 – CP1 – C4 e CP2 – C4 após rompimento
Na Figura 4.14 pode-se observar que o CP2 – C4 rompeu apresentando uma
fissura vertical que o dividiu em duas partes, porém a separação não aconteceu na junta de
ligação, que permaneceu unida.
Os resultados confirmam a eficácia do adesivo epóxi para este tipo de ligação,
para esta classe de resistência, além disso, pode-se observar que a nata de cimento com adição
47
de sílica ativa apresentou desempenho semelhante ao do adesivo, podendo ser alternativa mais
econômica.
4.4 Análise de custos dos tratamentos aplicados
Baseado nas composições e insumos, versão 017, disponibilizadas pelo site da
Secretaria de Infraestrutura do Estado do Ceará – Seinfra, são apresentadas as Tabelas
referentes aos custos aproximados para cada tipo de tratamento.
A Tabela 4.8 mostra composição de custos para o tratamento com apenas
apicoamento. Neste trabalho o apicoamento considerado foi na forma de sulcos, porém
considerou-se a composição de custos da Seinfra, devido a semelhança dos processos.
Tabela 4.8 – Composição de custos para tratamento com apenas apicoamento.
A Tabela 4.9 apresenta a composição de custos para o tratamento com
apicoamento e aplicação de nata de cimento.
Tabela 4.9 – Composição de custos para tratamento com apicoamento e aplicação de nata de
cimento.
A Tabela 4.10 apresenta a composição de custos para o tratamento com
apicoamento e aplicação de nata de cimento com adição de sílica ativa.
48
Tabela 4.10 – Composição de custos para tratamento com apicoamento e aplicação de nata de
cimento com adição de sílica ativa.
Por sua vez, a Tabela 4.11 mostra a composição de custos para o tratamento com
apicoamento e aplicação de adesivo epóxi.
Tabela 4.11 – Composição de custos para tratamento com apicoamento e aplicação de adesivo
epóxi.
Comparando os resultados das tabelas de custos pode-se concluir que o tratamento
mais econômico é o com apenas apicoamento. Considerando que este método se mostrou
eficaz para ligações entre concretos com resistências de até 30 MPa, pode-se afirmar que para
fcj’s abaixo deste valor o apicoamento do concreto é o tratamento mais eficiente, pois se
mostra eficaz e ao mesmo tempo econômico.
Entre o custo do tratamento que utiliza nata de cimento e o tratamento com adição
de sílica ativa há uma diferença de preço de 2,57%. Ambos os tratamento se mostraram
49
eficazes para ligações entre concretos com resistência de até 30 MPa, porém a adição de sílica
ativa conferiu a ligação a capacidade de resistir ao rompimento em concretos de até 35 MPa.
Uma análise para a escolha entre esses dois tipos de tratamento deverá considerar a diferença
de custo relacionada ao tamanho da área a ser tratada e o benefício do acréscimo da sílica
ativa no desempenho da ligação.
A utilização de adesivo epóxi mostrou-se eficaz para ligações entre concretos com
resistências de até 35 MPa. Porém este tratamento apresentou o maior custo, sendo quase
quatro vezes mais caro que o tratamento com utilização de sílica ativa que, para os casos em
estudo, foi tão eficiente quanto o adesivo epóxi.
50
5 CONCLUSÃO
- Os resultados do tratamento da superfície de ligação apenas com apicoamento
mostraram-se satisfatórios para os corpos de prova com resistência à compressão de 25 e 30
MPa, porém este tratamento mostrou-se ineficaz para a resistência de 35 MPa.
- Os resultados do tratamento com apicoamento e aplicação de nata de cimento
mostraram-se satisfatórios para os corpos de prova com resistência à compressão de 25 e 30
MPa, porém este tratamento mostrou-se ineficaz para a resistência de 35 MPa.
- O tratamento da superfície de ligação com apicoamento e aplicação de adesivo
epóxi mostrou-se eficaz para todas as resistências estudadas, não houve casos de rompimento
da emenda nos corpos de prova onde este tratamento foi aplicado.
- O tratamento da superfície de ligação com apicoamento de aplicação de nata de
cimento com adição de sílica ativa mostrou-se eficaz para todas as resistências estudadas, não
houve casos de rompimento da emenda nos corpos de prova onde este tratamento foi aplicado.
- Para resistências mais elevadas, acima de 30 MPa, tratamentos mais simples,
com apenas apicoamento ou com apicoamento e nata de cimento, não são recomendados para
serem utilizados em união concreto novo/concreto velho.
- O tratamento com apenas apicoamento apresentou menor custo, sendo eficaz
para ligações entre concretos de até 30 MPa.
- Entre os tratamentos com uso apenas de nata de cimento e o tratamento que
utilizou sílica ativa houve uma diferença de custo da ordem de 2,57%, sendo o tratamento
com sílica mais caro.
- O tratamento com adesivo epóxi apresentou o maior custo, sendo quatro vezes
mais caro que o tratamento que utilizou sílica ativa, sendo ambos eficazes para união entre
concretos com resistência de até 35 MPa.
Sugestão para trabalho a ser desenvolvido:
Estudar a eficiência do adesivo epóxi e da nata de cimento com adição de sílica
ativa para ligações entre concretos com resistência acima de 35 MPa.
51
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 8953; Concreto para
fins estruturais - Classificação pela massa específica, por grupos de resistência e
consistência. Rio de Janeiro, 2009.
______. NBR 9935; Agregados – Terminologia. Rio de Janeiro, 2005.
______. NBR NM 14931; Execução de estruturas de concreto – Procedimento. Rio de
Janeiro, 2004.
______. NBR NM 248; Agregados – Determinação da composição glanulométrica. Rio
de Janeiro, 2003.
______. NBR NM 26; Agregados – Amostragem. Rio de Janeiro, 2009.
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vazios. Rio de Janeiro, 2006.
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