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Anais do 47º Congresso Brasileiro do Concreto - CBC2005. © 2005 IBRACON. V.597

DOSAGEM DE FINOS EM CONCRETOS COM AGREGADOS MIÚDOS E GRAÚDOS BRITADOS

MIX CONCRETE DESIGN MADE OF FINE AND COARSE CRUSHED AGGREGATES

Guilherme Teodoro Buest (1); Narciso G. Silva (2); Vicente Coney Campiteli (3)

(1) Eng. Civil, Engenheiro da Hagen-Rheydt do Brasil, Mestrando do PPGCC – UFPR. e-mail: [email protected]

(2) Eng. Civil, Professor do CEFET-PR, Mestrando do PPGCC – UFPR.

e-mail: [email protected]

(3) Eng. Civil, Professor Dr. do Departamento de Eng. Civil da Universidade Estadual de Ponta Grossa, PR e do PPGCC – UFPR.

e-mail: [email protected]

Rua Padre Agostinho, 2677 – apto. 75 Champagnat Curitiba/Pr – CEP: 80.710-000

Resumo

Tendo em vista as restrições legais impostas à extração de agregados miúdos naturais por causa da degradação ambiental daí decorrente, tem-se procurado substituir os naturais por britados. Este trabalho tem por objetivo o estudo da substituição integral dos agregados naturais por britados, através da dosagem da fração fina do agregado miúdo. O preparo do agregado miúdo, proveniente de "bica corrida", com DMC = 9,5 mm, consiste em separar a fração fina através de uma peneira de abertura 1,87 mm, determinando-se o teor de material pulverulento presente no material passante e lavando o material retido. A dosagem é feita em duas etapas: em argamassa e em concreto. Em argamassa, para três traços (1:2,5; 1:3,5; 1:4,5 em massa), variou-se o teor de finos (passante) nos teores de 0, 15, 30, 45 e 60%. Para cada caso determina-se a água para a Consistência (NBR 7215) para IC de 230±5 mm. Com as curvas de a/c X finos, determina-se, para cada traço, o teor ótimo de finos, definido pelo ponto de mínimo da curva. Os pontos ótimos para cada traço definem a reta de teores ótimos de finos X relação água/cimento. Após a definição da proporção ótima entre finos e granilha, determina-se a proporção ótima entre granilha e brita 1, através da massa unitária compacta máxima (NBR 7810), com a variação entre os teores de granilha e brita 1. Com estas proporções ótimas definidas são preparados concretos escolhendo-se três relações água/cimento de referência mantendo constante a relação brita 1 X granilha. Variando-se os teores de finos, ajusta-se a trabalhabilidade, baseado no método do IPT. Para este estudo fixou-se o abatimento do tronco de cone em 70±10mm. Após os ajustes do concreto fresco, fez-se o ajuste da resistência à compressão, determinando-se as curvas de Abrams, de Lyse e de Molinari. Fez-se uma análise da manutenção do limite de material pulverulento da norma NBR 7211, comparando-os com os concretos ajustados. Resultados de porosidade acompanham o trabalho.

Palavras-Chave: Dosagem de concreto; agregados miúdos britados; argamassa; otimização de finos; material pulverulento.

Abstract

Considering the legal restrictions imposed to the natural tiny aggregate extraction because of their ambient degradation, it has been tried to substitute the natural for crushed ones. The goal of this work was the study of the full substitution of the natural aggregates for the fine fraction of the tiny aggregate dosage. The tiny aggregate preparation came from total aggregate minor than 9,5mm (DMC), involves the fine fraction

Anais do 47º Congresso Brasileiro do Concreto - CBC2005 Setembro / 2005 ISBN 85-98576-07-7 Volume V - Inovações Tecnológicas para o Concreto Trabalho 47CBC0395 - p. V597-612 © 2005 IBRACON.

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separation through a 1,87 mm opening bolter, to determine the dusty material content, considered part of the passing material, and to wash the restrained material for the fine withdrawal. The dosage was made in two stages: in mortar and concrete. In mortar, were used three traces (1:2,5; 1:3,5; 1:4,5 in mass), the content of the fines (the passage ones) variation was made with the aggregates texts of 0,15 , 30, 45 and 60%. For each case, was determined the water for the Index of Consistency in the table (NBR 7215) of 230±5 mm. After the mortar definition, and after optimized proportion between fines (the passage ones) and the fine crushed aggregate (the restrained ones), the concretes were prepared, keeping the relation of the rock crushed 1 x the fine crushed aggregate constant, varying the fines contents (the fines x the fine crushed aggregate relation), through the plasticity adjust fase, based on the IPT method. The slump test was fixed for this study in 70 ± 10 mm. After the fresh concrete adjusts, the compression resistance was adjusting also, to determine the Abrams, Lyse and Molinari’s curves. An maintenance analyses of the dusty material limited from the NBR 7211, compared them with the concrete adjusted. The porosity results follow the work.

Keywords: mix concrete design; aggregates fine crushed; mortar; optimization of fine; material dusty. 1 Introdução

O concreto de cimento Portland é o segundo produto mais consumido no mundo, segundo dados da ABCP (2005), e o seu consumo atinge a 2.700 kg/habitante, enquanto que a água atinge a 11.000 kg/habitante. Suas propriedades, como a resistência à compressão, a impermeabilidade, a possibilidade de produção de peças de diferentes geometrias e a possibilidade de incorporar reforços para resistir à tração e ao cisalhamento, são algumas das razões principais deste consumo. Considerando que pelo menos três quartas partes do volume de concreto são ocupadas pelos agregados, a sua qualidade apresenta considerável importância (NEVILLE, 1997). As suas características, tais como a granulometria, principalmente a das frações mais finas, a forma e a textura superficial das partículas afetam a trabalhabilidade no estado fresco, influindo na capacidade de empacotamento, que por sua vez afeta as propriedades no estado endurecido.

Há muitos fatores que vêm contribuindo para a escassez de agregados miúdos naturais para concretos em regiões próximas às grandes metrópoles. Entre estes fatores está o impacto ambiental decorrente da exploração, muitas vezes desordenada, das jazidas, causando graves problemas ambientais, sem possibilidade de recomposição do ambiente explorado. Neste sentido, a atual legislação vem obrigando os produtores a lançar mão de técnicas de gerenciamento e de extração cada vez mais caros ou até de interdição de jazidas, que não atendem às suas exigências. Além disso, a expansão urbana vem ocupando as áreas de extração de areia, induzindo a sua exploração em áreas mais afastadas do centro consumidor, onerando conseqüentemente, os custos de operação e transporte. Com isso a busca, pelo meio técnico, de alternativas de substituição total ou parcial do agregado miúdo natural, tem aumentado significativamente, para fazer frente a esta escassez crescente de oferta e de preço de agregado miúdo no mercado. Uma destas alternativas, talvez a mais viável, tem sido a sua substituição por agregado miúdo proveniente de britagem de rochas, chamado de “finos de pedreira” ou “areia artificial” (NBR 9935, 1987).

Da produção de pedras britadas resultam elevadas quantidades de material fino, em geral menores do que 4,8 mm, na forma de “bica corrida1”, que têm sido considerados como agregado miúdo britado ou areia artificial. As areias artificiais são, portanto, agregados miúdos resultantes da britagem de rocha e apresentam dimensão máxima característica de 4,8 mm, contendo material com dimensões menores do que 0,075 mm em quantidades menores do que 5% (NBR 7211, 1983).

SODRÉ (2000), comenta que a substituição de parte dos agregados miúdos naturais pelos agregados miúdos britados, como um agregado composto, reduziria a

1 Material que passa por determinada peneira durante o processo de separação por tamanhos após a britagem, incluindo todos as partículas até as de mais finas dimensões.

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demanda pelas areias naturais e, conseqüentemente, a área de exploração, diminuindo assim o impacto ambiental.

Conforme SOARES & MENDES (1999), algumas utilizações de areia artificial vêm sendo testadas, citando a possibilidade de seu emprego no segmento da pavimentação, na fabricação de blocos para construção civil e ainda na produção de concretos convencionais, destacando que são poucos os estudos de utilização de areia artificial de rocha basáltica. COELHO (2001), estudando areia artificial de basalto, explica que a sua produção é de aproximadamente 15% do volume do material produzido em uma empresa de mineração.

As areias artificiais de basalto em geral apresentam partículas lamelares e com acentuado volume de material pulverulento, dificultando a dosagem de concretos. Para a superação do atrito interno requer-se elevado teor de fração fina do agregado miúdo (incluindo o material pulverulento), para que, conjugado com dosagem adequada de água, se consiga a superação do atrito interno. Assim, se houver falta de finos no agregado miúdo, o concreto se apresentará pouco coesivo, com tendência à segregação. Por outro lado, com a dosagem de elevadas quantidades de fração fina no agregado miúdo a exigência de água será majorada, aumentando a retração e também o consumo de cimento para uma mesma relação água/cimento. Há, portanto uma relação de compromisso entre o teor da fração fina no agregado miúdo e a trabalhabilidade.

Atualmente é possível dosar finos de britagem em agregados miúdos em plantas industriais, utilizando separador de finos por lavagem e também posterior dosagem de finos na areia artificial através de hidro-ciclones. Por esta razão estabeleceu-se um método de dosagem de concreto com substituição total de agregados miúdos naturais por artificial, mediante otimização de finos no agregado miúdo.

O objetivo deste trabalho é apresentar um estudo de dosagem de concreto, que consiste em obter a substituição total do agregado miúdo natural por agregado miúdo artificial, através do ajuste da fração fina do agregado miúdo, para com isto sugerir parâmetros facilitadores da dosagem. O método de dosagem utilizado neste artigo é baseado no método IPT, do Instituto de Pesquisas Tecnológicas do Estado de São Paulo (HELENE & TERZIAN, 1992) e no critério de ajuste de dosagem desenvolvido por CAMPITELI (2004).

2 Materiais e Métodos 2.1 Materiais

Para o estudo experimental foram empregados os seguintes materiais: cimento Portland CP II Z 32 (Tabela 1), agregado miúdo (“bica corrida”) e agregado graúdo britado, obtidos de basalto da região de Ponta Grossa.

O agregado miúdo2 foi separado em duas frações, em laboratório, por peneiramento em peneira comercial denominada de “Cal 55”, com abertura média da malha de 1,87 mm, resultando em granilha - material retido - e finos - material passante - (Figuras 1 a 5). O agregado graúdo selecionado foi brita N° 1 - NBR 7211/83 – (Figura 6). Tanto a granilha como a brita, foram lavadas em betoneira para a eliminação do material pulverulento e seco ao ar, à sombra. Com o material fino foi feita a determinação do teor de material pulverulento (NBR 7219/87).

2 Foi denominado neste trabalho como agregado miúdo, mas trata-se de material com DMC = 9,5 mm.

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Figura 1 – Agregado de “bica corrida” Figura 2 – Peneiramento manual Figura 3 – Seleção do material retido Figura 4 – Granilha

Figura 5 – Fino passante # 1,87 mm Figura 6 – Brita n° 1

A otimização granulométrica dos agregados foi feita em duas etapas. Uma delas

consistiu na obtenção da proporção ótima entre a granilha e a brita n°1, através da massa unitária compacta (NBR 7810/83) máxima e outra, relativa à mistura de finos com granilha, foi objeto de dados obtidos em argamassas de cimento e areia artificial.

As caracterizações dos materiais utilizados são apresentadas a seguir (tabelas 1 a 3 e figura 7).

Tabela 1 – Caracterização física e química do cimento CPII Z 32 ENSAIOS FÍSICOS

Ensaios Método Resultado médio Massa unitária no estado solto (kg/m³) NBR 7251 1.197 Massa específica (kg/m³) NBR 6474 2.946

ANÁLISE QUÍMICA (%)

SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO CaO Livre

Equivalente Alcalino SO3

Perda ao fogo

Resíduo insolúvel

22,94 7,25 3,12 51,9 5,26 1,22 0,78 2,99 5,61 14,80

Tabela 2 – Granulometria dos agregados - NBR 7217/87 Porcentagens retidas acumuladas nas peneiras (mm) Materiais

25 19 12,5 9,5 4,8 2,4 1,2 0,6 0,3 0,15 Fundo Brita n° 1 0 3,2 52,4 78,6 100 100 100 100 100 100 100 Granilha 0 0 0 0 21,0 70,1 99,3 99,8 100 100 100 Finos da areia 0 0 0 0 0 0,2 9,9 41,1 42,1 71,7 100 Finos sem pulverulento 0 0 0 0 0 0 8,2 49,4 72,6 88,2 100

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Tabela 3 – Caracterização física dos agregados

Ensaios Finos

Norma(NBR) Unid. Brita 1 Granilha

integral sem pulverulento

Módulo de finura 7217 - 6,818 4,902 1,650 2,184 Dimensão máxima característica 7217 (mm) 19,0 9,5 2,4 2,4 Classificação 7211 - Brita 1 Brita 0 Zona 1 Zona 1 Teor de material pulverulento 7219 (%) 0.0 0.0 27,845 0.0

Figura 7 – Granulometria dos agregados

2.2 Métodos

Para dosagem de concreto utilizando agregado total britado, há necessidade de se dosar os finos (dimensões menores do que 0,15 mm), em geral com excessiva quantidade de material pulverulento, para garantir a trabalhabilidade adequada ao concreto, especialmente no que se refere à coesão e a bombeabilidade. Para isso, dispondo-se de agregado miúdo britado, a simples dosagem do concreto considerando o agregado miúdo como um todo, fica prejudicada, pois não é possível definir o teor ideal da fração fina (< 0,15 mm). Por esta razão optou-se pela separação do agregado miúdo disponível (“bica corrida” – DMC = 9,5 mm) em duas partes como descrito acima, dando destaque especial ao material passante pela peneira de 1,87 mm. Esta não é a situação ideal, a qual seria separar o material passante pela peneira de 0,15 mm e não pela peneira de 1,87 mm. A adoção desta peneira se baseou na facilidade operacional para separar uma fração, com menor DMC possível, que contivesse o pulverulento, em escala de laboratório. Com isto, tem-se a dosagem de concreto com três agregados: brita 1, granilha e finos3 (<1,87 mm).

Segundo CAMPITELI (2001), os procedimentos para dosagem, são adotados em função das propriedades desejadas para uma determinada aplicação com materiais disponíveis. A dosagem se baseia em regras e procedimentos práticos para obtenção do traço, sendo testado em laboratório, portanto a dosagem não é apenas teórica, empírica, mas experimental. O método experimental de dosagem do concreto adotado neste trabalho se baseia no método do IPT, que se subdivide em três fases: caracterização dos materiais, determinação de um traço piloto e ajuste do traço piloto. O ajuste do traço piloto se baseou no trabalho de CAMPITELI (2004).

Antes do ajuste do concreto com estes três agregados, é interessante se chegar a um traço piloto o mais próximo possível do traço ajustado, para que as operações de ajuste sejam rápidas. Para se obter esta aproximação, o método de dosagem foi dividido em duas etapas: em argamassa e em concreto. 3 A partir deste ponto do trabalho, a denominação fração fina ou finos, se refere ao material passante pela peneira de 1,87 mm. Trata-se de material com granulometria equivalente à areia fina com excesso de material pulverulento.

0

20

40

60

80

100

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26

Abertura de Peneiras (mm)

Porc

enta

gem

Acu

mul

ada

Brita 1 Granilha Finos da Areia Finos sem pó

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A otimização granulométrica do agregado total, obtida pela dosagem do concreto, consiste em otimizar granulometricamente a granilha e a brita 1, através da obtenção da massa unitária compacta máxima, cuja percentagem ótima permanece invariável até o final da dosagem e a otimização dos finos com a granilha. Esta última etapa é obtida com a conclusão da dosagem do concreto, mas é aproximada preliminarmente através de estudos com argamassas de cimento, finos e granilha, para facilitar as operações de ajuste do concreto.

2.2.1 Otimização granulométrica de Brita 1 com Granilha

A otimização entre a brita 1 e a granilha foi feita por meio da massa unitária compacta máxima – MUc - (NBR 7810, 1982). Misturam-se diferentes proporções de cada agregado, determinando-se para cada caso, a MUc. À proporção que apresentar maior MUc, será considerada ótima. A Figura 8 mostra o gráfico gerado com os valores obtidos.

Figura 8 – Gráfico Massa unitária compacta x Brita 1.

Determinando o ponto de máximo a partir da equação de ajuste (Fig. 8), obtêm-se os seguintes teores ótimos entre a brita 1 e a granilha: 59 e 41% respectivamente, o que corresponde a uma relação brita 1 x granilha de 1,439.

2.2.2 Estudos com argamassas

Produziu-se três argamassas com traços em massa 1:2,5; 1:3,5; 1:4,5 e para cada uma delas fez-se à variação dos finos nos teores de 0, 15, 30, 45 e 60% em relação ao total de finos mais granilha. Para cada caso determinou-se a água para obtenção do Índice de Consistência na mesa (NBR 7215) constante de 230± 5 mm (Tabela 4).

Tabela 4 – Determinação do Índice de Consistência

FINOS ÁGUA TRAÇOS EM MASSA

CIMENTO (g) TEOR (%) QTDE.

GRANILHA(g) INICIAL FINAL

H (%)

IC (mm)

a/c (l/kg)

0 0 1175,0 200,0 210,0 12,8 232,0 0,447 15 176,3 998,8 210,0 195,0 11,9 225,0 0,415

1:2,5:0,35 470 30 352,5 822,5 205,0 200,0 12,2 225,0 0,426 45 528,8 646,3 207,0 207,0 12,6 231,0 0,440 60 705,0 470,0 215,0 220,0 13,4 227,0 0,468

0 0 1260,0 210,0 210,0 13,0 225,5 0,583 15 189,0 1071,0 200,0 200,0 12,3 228,0 0,556

1:3,5:0,45 360 30 378,0 882,0 205,0 190,0 11,7 227,5 0,528 45 567,0 693,0 195,0 205,0 12,7 228,0 0,569 60 756,0 504,0 218,0 218,0 13,5 235,0 0,606

0 0,0 1350,0 215,0 230,0 13,9 226,0 0,767 15 202,5 1147,5 210,0 220,0 13,3 230,4 0,733

1:4,5:0,55 300 30 405,0 945,0 210,0 210,0 12,7 225,0 0,700 45 607,5 742,5 210,0 210,0 12,7 230,0 0,700 60 810,0 540,0 215,0 215,0 13,0 232,5 0,717

y = -0,0837x2 + 9,3981x + 1570,6R2 = 0,9953

1.550

1.600

1.650

1.700

1.750

1.800

1.850

0 20 40 60 80 100 120

Brita 1 (%)

Mas

sa U

nitá

ria

Com

pact

a (k

g/dm

3)

.


y = 0,0127x + 0,1446R2 = 0,9523

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

20 25 30 35 40 45

Teor Ótimo de Finos na Argamassa (%)

Rel

ação

águ

a/ci

men

to (l

/kg)

Relacionando-se água/cimento com os respectivos teores de finos, constata-se que o teor ótimo de finos para cada traço fica determinado pelo consumo mínimo de água para a obtenção do IC padrão (Figura 9).

Figura 9 – Relação água/cimento x Teor de Finos Argamassa

Para cada curva determinou-se as equações de ajuste pelo método dos mínimos quadrados (vide Fig. 9), cujos pontos de teores de finos x relações água/cimento para cada traço ficaram definidos pelos seguintes pares ordenados: traço 1:2,5 = (43,75; 0,693), traço 1:3,5 = (28,30; 0,537) e traço 1:4,5 = (23,75; 0,421). Com estes três pontos, traçou-se o gráfico da Figura 10, cuja reta ajustada define as relações ótimas entre água/cimento e os correspondentes teores de finos (relações finos/granilha).

Figura 10 – Relação água/cimento x Teor Ótimo de Finos na Argamassa

y = 6E-05x2 - 0,0034x + 0,5848R2 = 0,9119

y = 4E-05x2 - 0,0019x + 0,4432R2 = 0,9282

y = 4E-05x2 - 0,0035x + 0,7693R2 = 0,9813

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0 10 20 30 40 50 60 70

Teor de finos (%)

Rel

ação

águ

a/ci

men

to (l

/kg)

traço 1: 2,5 traço 1: 3,5 traço 1: 4,5

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2.2.3 Concreto

Esta etapa se refere ao estabelecimento dos traços iniciais e dos ajustes do concreto nos estados fresco e endurecido. O estabelecimento dos traços iniciais se baseia na relação entre a brita 1 e a granilha (item 2.2.1) e nas relações entre os finos e a granilha (item 2.2.2), definidas pela equação dada na Figura 10.

Na seqüência a seguir tem-se o procedimento para o cálculo dos três traços (rico, médio e pobre - método do IPT): a) definir as três relações água/cimento - baseando-se em experiência anterior4; b) definir as relações finos/granilha - através da equação y = 0,0127x + 0,1446, onde "y" é

a relação água/cimento em l/kg e "x" é a relação finos/granilha em %; c) calcular os traços considerando a relação fixa Brita 1 x Granilha (ver item 2.2.1),

adotando valores de relação água/materiais secos (H), supondo-a constante para os três traços, para um dado abatimento do tronco de cone, como por exemplo, a partir da expressão de CAMPITELI (1994):

MEpSDMCDMCH

.4419).163()148.(783 −+−

=

onde: DMC = Dimensão Máxima Característica do agregado graúdo (mm);

S = Abatimento do tranco de cone (mm); MEp = Massa específica do agregado graúdo (kg/dm3).

Com isto, os três traços a serem submetidos ao ajuste da trabalhabilidade são os determinados a seguir: a) Relações água/cimento selecionadas = 0,45 - 0,55 - 0,65 l/kg; b) Relações finos x granilha (T): - para a/c = 0,45 l/kg → T = 0,219

- para a/c = 0,55 l/kg → T = 0,343 - para a/c = 0.65 l/kg → T = 0,466

c) Traços, para relação constante brita 1 x granilha: k = 1,439:

Para o exemplo a seguir, considerou-se abatimento do tronco de cone de 70 mm, DMC = 19,0 mm e MEp = 2,957 kg/dm3, tendo-se obtido uma relação água/materiais secos preliminar (H), antes do ajuste da trabalhabilidade, de 8,5%.

Sabendo que 100.1

/mcaH

+= , 1)/(100

−= caH

m e sendo o traço do concreto em

massa dado por 1: F: G: B: a/c onde F = Finos; G= Granilha; B = Brita 1 e sabendo que m=1+F+G+B, utilizando os dados listados acima, os traços iniciais são dados a seguir:

Traço Rico...= 1 : 0,354 : 1,616 : 2,325 : 0,450 Traço Médio = 1 : 0,674 : 1,966 : 2,830 : 0,550 Traço Pobre = 1 : 1,066 : 2,288 : 3,292 : 0,650

4 Em geral as relações água/cimento de 0,45 - 0,55 - 0,65 cobrem a maioria das possibilidades para as resistências à

compressão de concretos para fins estruturais para os cimento nacionais.

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A - Ajuste da trabalhabilidade do concreto

Os ajustes experimentais dos traços acima são feitos no estado fresco para se garantir a consistência, a coesão e a facilidade de acabamento superficial e no estado endurecido, para garantir alguma propriedade de interesse, em geral a resistência à compressão (HELENE, 1992). Estes ajustes, neste trabalho, se basearam em CAMPITELI (2004), levando-se em conta o teor de finos em vez do teor de argamassa seca como preconiza o método do IPT. As planilhas das tabelas 6 a 8 mostram o encaminhamento dos ajustes.

Como elemento variável no ajuste da coesão, definiu-se o Teor de Finos (P), dado pela relação:

1001×

+=

BGFP (%) ...............................................(1)

onde, ( )1100

BGPF +⋅= , mas de 2.2.1, GBk 1

= , portanto, B1 = k.G

com isso, ( )GkGPF .100

+⋅= , o que leva a ( )kGPF +⋅= 1.100

Mas m = F + G + B1 e considerando que B1=k.G, tem-se que G.(1+k) = m - F

conseqüentemente ( )Fm100PF −⋅= e finalmente

mP

PF ⋅+

=100

.....................................................(2)

Substituindo a expressão (2) em m = F + G + k. G, obtém-se

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛

+⋅

+=

PkmG

100100

1...............................................(3)

Considerando que GBk 1

= , tem-se

B1 = k.G .........................................................(4)

A partir do traço inicial, produz-se o concreto em laboratório e verifica-se a

consistência, a coesão e a capacidade de acabamento superficial. Se o valor de P adotado inicialmente não for suficiente para atender à coesão e ao acabamento, aumenta-se este valor aleatoriamente e faz-se nova verificação com outro traço recalculado com as expressões de 2 a 4 acima. Da mesma maneira, se a consistência não for adequada, aumenta-se ou diminui-se o valor de H, conforme o "slump" tenha sido insuficiente ou excessivo. Para auxiliar nesta operação de ajuste de H, pode-se utilizar a expressão 5 (CAMPITELI, 1994) a seguir, e o ajuste dos traços estão detalhados nas planilhas das tabelas 6 a 8.

.


1,0

. ⎟⎟

⎠

⎞

⎜⎜

⎝

⎛=

obtidoSprocuradoS

anteriorHnovoH .........................................(5)

Tabela 6 – Planilha de ajuste para o traço de concreto com relação a/c = 0,650

Materiais Alterações Agregado P m H Teor de

areia (%) (kg) (%) PulverulentoNº Espécie cimento

Finos Gran. brita água

slump (mm) Obs.

(%) Traço Pobre 1 1,066 2,288 3,293 0,65 0 Quantidade 7 7,46 16,02 23,05 4,55

19,0 6,647 8,5 0 Atrito Excessivo 8,9

Traço 1 1,436 1,962 2,824 0,65 Quantidade 9 12,92 17,66 25,42 5,85 1 Acréscimo 2 5,46 1,65 2,37 1,30

30,0 6,222 9,0 40 Pouca Coesão 11,8


35,0 5,842 9,5 70 Coeso ajustado 12,8





slump (mm) Obs.

(%) Traço Médio 1 0,674 1,966 2,830 0,55 0 Quantidade 7 4,72 13,76 19,81 3,85



30,0 5,111 9,0 55 Pouca Coesão 11,8


27,0 4,789 9,5 70 Coeso ajustado 11,1





slump (mm) Obs.

(%) Traço Rico 1 0,354 1,616 2,325 0,45 0 Quantidade 7 2,48 11,31 16,28 3,15



20,0 4,000 9,0 50 Pouca Coesão 9,1


20,0 3,737 9,5 70 Coeso ajustado 9,1

Para a primeira mistura em cada traço utilizou-se 7,00 kg de cimento e as correspondentes quantidades para os demais materiais. No caso de necessidade de alterações do traço inicial para o ajuste da consistência e/ou da coesão, o acréscimo de cimento a betoneira vem a ser de 1,00 kg para cada alteração e os correspondentes acréscimos dos demais materiais, de acordo com o novo traço.

Segundo CAMPITELI (2004), se para um acréscimo de 1,00 kg de cimento em uma dada alteração corresponder número negativo para acréscimo em alguns dos demais materiais, refaz-se os cálculos adotando-se acréscimo de 2,00 kg de cimento.

.


Após os ajustes dos três concretos, os teores de finos foram relacionados com as correspondentes relações água/cimento, de acordo com os seguintes pares ordenados: traço pobre = (0,650; 35,0), traço médio = (0,550; 27,0) e traço rico = (0,450; 20,0), obtendo-se o gráfico da Figura 11, cuja reta ajustada define as relações ótimas entre água/cimento e os correspondentes teores de finos.

Figura 11 – Relação água/cimento x Teor Ótimo de Finos no Concreto ajustado Comparando-se os resultados contidos nos gráficos das Figuras 10 e 11, constata-

se que as retas podem ser consideradas paralelas, já que os respectivos coeficientes angulares são praticamente iguais. A diferença observada está nos coeficientes angulares, com diferença dada por ∆ = 0,1861 - 0,1446 = 0,0415. Assim, ao se determinar à reta a partir das argamassas, basta se fazer um acréscimo no coeficiente linear, no valor de 0,0415 para se obter a equação que fornecerá os valores de F para o cálculo dos traços iniciais de concreto muito próximos dos ajustados. Com isso, apenas com eventuais pequenas alterações nos valores de P, o concreto estará ajustado quanto à coesão e ao acabamento superficial.

A granulometria do agregado total após os ajustes podem ser visualizados no gráfico da Figura 12.

Figura 12 – Granulometria do agregado total

y = 0,0133x + 0,1861R2 = 0,9985

0,4

0,5

0,6

0,7

10 15 20 25 30 35 40

Teor Ótimo de Finos no Concreto(%)

Rel

ação

águ

a/ci

men

to (l

/kg)

0

20

40

60

80

100

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26Abertura de Peneiras# (mm)

Porc

enta

gem

Acu

mul

ada

Brita 1 Granilha Finos da AreiaFinos sem pó Traço pobre Traço médioTraço rico

.


B - Teor de material pulverulento

A NBR 7211 preconiza que o teor máximo admissível para agregados miúdos concretos não sujeitos a desgaste superficial deve ser de 7%. Com o material utilizado neste trabalho, constatou-se que o material que passa pela peneira de 1,87 mm contém 27,845% (Tabela 3), o que corresponde aos teores de 12,8 - 11,1 e 9,1% respectivamente nos traços pobre, médio e rico.

Para atender ao limite da norma, de 7%, o concreto deverá ter comportamento diferente do ótimo obtido nos ajustes descritos acima. Para verificar a intensidade destas diferenças, preparou-se três concretos com teores de finos (F) correspondentes ao teor de material pulverulento de 7%, de acordo com as equações abaixo.

Considerando que Material Pulverulento = 100)(

)27845,0(⋅

+⋅

GFF e fixando este valor no limite

da norma, tem-se %GF

.F, 7278450=

+ e portanto

G = 2,978. F .......................................................(6) Como m = F + G + B1, substituindo B1 = k.G, tem-se m = F + 2,439.G e substituindo G pela equação (5), tem-se m = 8,263.F e então,

F = 0,121.m .......................................................(7)

Com 1(a/c)H

100m −= e B1 = 1,439.G, pode-se calcular os traços pobre, médio e

rico, com a/c = 0,65 - 0,55 - 0,45 respectivamente, com 7% de material pulverulento cada um e com H = 9,5%.

Traço Rico ...= 1 : 0,452 : 1,347 : 1,938 : 0,450 (m = 3,737) Traço Médio = 1 : 0,580 : 1,726 : 2,484 : 0,550 (m = 4,790) Traço Pobre = 1 : 0,707 : 2,106 : 3,030 : 0,650 (m = 5,842)

Após a mistura dos traços determinou-se a análise do abatimento e coesão para cada traço (Figuras 12 a 14). Observa-se a falta de coesão nos três concretos, especialmente nos traços pobre e médio.

Figura 12 – Ensaio de abatimento de tronco de cone para o traço pobre

Figura 13 – Ensaio de abatimento de tronco de cone para o traço médio

.


(a) (b)

Figuras 14 – Ensaio de abatimento de tronco de cone para o traço rico (a) e na figura (b) o concreto demonstra pouca coesão, desmoronando após batida na lateral.

C - Ajuste da resistência à compressão dos concretos

Após o atendimento dos ajustes da trabalhabilidade os traços, foi feita a moldagem em moldes cilíndricos de 15x30cm dos três traços para o ensaio de compressão axial, três corpos de prova para cada traço para a idade de 7 dias e, em moldes cilíndricos de 10x20 cm para porosidade, para ensaios aos 14 dias de idade. Os resultados estão apresentados na Tabela 9.

Para apresentação dos resultados, foi gerado o diagrama de dosagem do concreto ajustado com agregado britado e com traço para 7% de material pulverulento, limite da norma NBR 7211(1983), ilustrando as curvas de Abrams, de Lyse e de Molinari (Figura 15). A seguir são apresentadas as equações ajustadas pelo método dos mínimos quadrados correspondentes.

Figura 15 – Diagrama de Dosagem IPT – Traços ajustados e com 7% de material pulverulento

Molinari Lyse

Abrams

Traços Ajustados ________________________________

Traços com 7% material pulverulento ________________

.


Verifica-se, através do diagrama, que as resistências dos concretos ajustados são superiores aos concretos com 7% de material pulverulento.

Segundo PETRUCCI (1978) e HELENE (1992),

Equação de Abrams : xBAfcj =

onde, fcj = resistência à compressão à idade de j dias; A = constante empírica; B = constante que depende do tipo de aglomerante e da idade do concreto; x = relação água/cimento (l/kg).

Equação de Lyse : 1100−⋅= x

Hm

onde, m = traço total (kg); H = relação água/materiais secos (%);

Equação de Molinari : mkk

C⋅+

=21

10000

onde, C = consumo de cimento (kg/m3); k1 e k2 = constantes.

Constata-se que em todos os resultados, o concreto com teor de material pulverulento de 7% se apresenta com menor desempenho em relação ao concreto ajustado (tabela 9).

Tabela 9 - Resultados de resistência à compressão e porosidade

Traços Resistência à

compressão axial aos 7 dias (MPa)

Porosidade aos 14 dias (%)

Traços ajustados Pobre 14,8 13,7 Médio 19,4 11,3 Rico 27,6 9,7 Traços com 7% Pobre 8,2 17,4 Médio 13,3 15,6 Rico 23,1 12,6

3 Conclusão

O método de dosagem apresentado neste trabalho se mostrou viável, na medida em que é possível se fazer todas as variações de quantidades para os respectivos ajustes, de maneira relativamente simples. A determinação das proporções entre os finos e a granilha através das argamassas, após a correção da reta de teores ótimos de finos facilita o processo de ajuste final do concreto.

Para a dosagem adequada dos concretos com substituição dos agregados miúdos naturais por britados depende dos limites de materiais pulverulentos estabelecidos

.


atualmente pela NBR 7211. No caso estudado, se forem mantidos os atuais limites da norma, torna-se inviável a substituição integral, em função da redução de todas as propriedades analisadas.

Estudos mais aprofundados precisam ser feitos para viabilizar esta prática, para maior proteção ambiental, seja para contribuir para a redução da degradação por exploração de jazidas de areia, seja porque a utilização dos finos de pedreira não têm atualmente usos tão intensivos, resultando em estoques indesejáveis por razões ambientais e econômicas. Estudos necessários: influência do arredondamento de partículas e da otimização granulométrica mais rigorosa no desempenho destes concretos e também, em cada caso, a exsudação, a retração, o módulo de deformação e outros relativos à durabilidade. 4 Agradecimentos Ao Laboratório de Materiais de Construção Civil da Universidade Estadual de Ponta Grossa, ao laboratorista Paulo Ubirajara dos Santos e Cimento Itambé. 5 Referências ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 9935: agregados - terminologia. Rio de Janeiro, 1987. _________. NBR 7211: Agregados para concreto - Especificação. Rio de Janeiro, 1983. _________. NBR 7219: Agregados - Determinação do teor de materiais pulverulentos -Método de ensaio. Rio de Janeiro, 1987. _________. NBR 7215: Ensaio de Cimento Portland - Método de Ensaio. Rio de Janeiro, 1982. _________. NBR 7810: Agregado em estado compactado seco - Determinação da Massa Unitária – Método de Ensaio. Rio de Janeiro, 1982. _________. NBR 5739: Concreto - Ensaio de Compressão de corpos-de-prova cilíndricos. Rio de Janeiro, 1994. _________. NBR NM 67:98 Concreto - Determinação da Consistência pelo Abatimento do tronco de cone, 1998. _________. NBR NM 248:01 Agregados - Determinação da Composição Granulométrica, 2001. ABCP – ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE CIMENTO PORTLAND. Consumo de Concreto. Disponível em: <http: //www.abcp.org.br. Acesso em: 25 jan. 2005. CAMPITELI, V.C. Concreto de Cimento Portland: um método de dosagem. Revista de Engenharia Civil da Universidade do Minho. Minho, Portugal. N.º 20, p. 5-16 mai/04.

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CAMPITELI, V.C. Tecnologia do concreto: aspectos práticos. Universidade Estadual de Ponta Grossa, Notas de Aula. 2001. CAMPITELI, V.C., Controle de produção de concreto: práticas para alterações em serviço. In: 36o. REIBRAC - Reunião Anual do Ibracon, 1994. Anais... Porto Alegre, Instituto Brasileiro do Concreto, 1994. COELHO, H. P.T. Caracterização do Filler Basáltico: Estudo de Caso na Pedreira Financial em Campo Grande. Campo Grande – MS, 2001, Monografia apresentada na pós-graduação em Saneamento Ambiental da Universidade Federal de Mato Grosso do Sul. HELENE, P.R.L. TERZIAN, P. Manual de Dosagem e Controle do Concreto. Ed. Pini. São Paulo, 1992. MEHTA, P.K. MONTEIRO, P.J.M. Concreto: estrutura, propriedades e materiais. Ed. Pini. São Paulo, 1994. NEVILLE, A.M. Propriedades do Concreto. 2o. Edição, Ed. Pini. São Paulo. 1997. PETRUCCI, E.G.R. Concreto de cimento portland. Ed. Globo. Porto Alegre, 1978. SODRÉ, J.R. Caracterização Tecnológica das Areias Naturais e Artificiais de Campo Grande. Florianópolis, 2000, Monografia apresentada no Curso de Especialização em Construção Civil, Universidade Federal de Santa Catarina. SOARES, L. MENDES, K. S. O Aproveitamento de finos de Pedreiras. Brasil Mineral, n.º 179. p. 38-7, dezembro. 1999.

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