Ficha catalográfica elaborada pela Biblioteca da ...

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Oliveira, Caroline Umbinger de. O48a Análise de desempenho físico e mecânico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em óxido de cálcio supercalcinado / Caroline Umbinger de Oliveira. - São Paulo, 2021. f. 83: il.; 30 cm. Orientador: Renan Pícolo Salvador. Dissertação (mestrado) Universidade São Judas Tadeu, São Paulo, 2021. 1. Tubos de concreto. 2. Óxido de cálcio supercalcinado. 3. Aditivo compensador de retração. 4. Propriedades mecânicas. I. Salvador, Renan Pícolo. II. Universidade São Judas Tadeu, Programa de Pós-Graduação Stricto Sensu em Engenharia Civil. III. Título. CDD 22 624 Ficha catalográfica elaborada pela Biblioteca da Universidade São Judas Tadeu Bibliotecária: Adriana Aparecida Magalhães - CRB 8/10264

Transcript of Ficha catalográfica elaborada pela Biblioteca da ...

Oliveira Caroline Umbinger de

O48a Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto

produzidos com aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado

Caroline Umbinger de Oliveira - Satildeo Paulo 2021

f 83 il 30 cm

Orientador Renan Piacutecolo Salvador

Dissertaccedilatildeo (mestrado) ndash Universidade Satildeo Judas Tadeu Satildeo Paulo

2021

1 Tubos de concreto 2 Oacutexido de caacutelcio supercalcinado 3 Aditivo compensador de retraccedilatildeo 4 Propriedades mecacircnicas I Salvador Renan

Piacutecolo II Universidade Satildeo Judas Tadeu Programa de Poacutes-Graduaccedilatildeo

Stricto Sensu em Engenharia Civil III Tiacutetulo

CDD 22 ndash 624

Ficha catalograacutefica elaborada pela Biblioteca

da Universidade Satildeo Judas Tadeu Bibliotecaacuteria Adriana Aparecida Magalhatildees - CRB 810264

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido

de caacutelcio supercalcinado

UNIVERSIDADE SAtildeO JUDAS TADEU

Programa de Mestrado Profissional em Engenharia Civil

ANAacuteLISE DE DESEMPENHO FIacuteSICO E MECAcircNICO DE TUBOS DE

CONCRETO PRODUZIDOS COM ADITIVO BASEADO EM OacuteXIDO DE

CAacuteLCIO SUPERCALCINADO

Caroline Umbinger de Oliveira

Satildeo Paulo

Outubro de 2021

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido

de caacutelcio supercalcinado

UNIVERSIDADE SAtildeO JUDAS TADEU

Programa de Mestrado Profissional em Engenharia Civil

ANAacuteLISE DE DESEMPENHO FIacuteSICO E MECAcircNICO DE TUBOS DE

CONCRETO PRODUZIDOS COM ADITIVO BASEADO EM OacuteXIDO DE

CAacuteLCIO SUPERCALCINADO

Dissertaccedilatildeo apresentada ao Programa de Poacutes-

Graduaccedilatildeo Stricto Sensu em Engenharia Civil da

Universidade Satildeo Judas Tadeu como requisito

parcial para obtenccedilatildeo do tiacutetulo de Mestre em

Engenharia Civil

Aacuterea de conhecimento Engenharia Civil

Especialidade Materiais e Componentes de

Construccedilatildeo

Orientador Prof Dr Renan Piacutecolo Salvador

Coorientador Prof Me Claacuteudio Oliveira Silva

Satildeo Paulo

Outubro de 2021

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido

de caacutelcio supercalcinado

DEDICATOacuteRIA

Aos meus pais Antocircnio e Lucimara por todo amor e incentivo

incondicional Ao maior engenheiro de todos os tempos o

criador de todas as coisas o uacutenico capaz de fazer obras perfeitas

Deus

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido

de caacutelcio supercalcinado

AGRADECIMENTOS

Profissionais familiares e amigos tornaram concreto este projeto de pesquisa Na

impossibilidade de listar todos os envolvidos registro alguns agradecimentos pontuais

Aos meus orientadores Prof Me Claacuteudio Oliveira Silva e Prof Dr Renan Piacutecolo Salvador

pelo incentivo confianccedila dedicaccedilatildeo direcionamento e por todo conhecimento compartilhado A eles

minha sincera gratidatildeo

Agrave toda famiacutelia Universidade Satildeo Judas Tadeu que tornaram minha formaccedilatildeo humana e

acadecircmica possiacutevel bem como este estudo Aos professores das disciplinas de mestrado que cursei

os inesqueciacuteveis e excelentes profissionais mestres e doutores sobretudo educadores Aos

colaboradores e teacutecnicos da Universidade Satildeo Judas Tadeu pela competecircncia e auxiacutelio em todas as

etapas deste trabalho em especial aos colaboradores do laboratoacuterio Igor Cleyton e Fernando Ainda

agradeccedilo ao apoio e dedicaccedilatildeo da Eng Caroline Cardoso

Em especial agradeccedilo aos alunos de iniciaccedilatildeo cientiacutefica Matheus Polizel e Mariana Silva

Espero ter contribuiacutedo com o futuro de vocecircs que com certeza seraacute brilhante Obrigada pelo apoio e

dedicaccedilatildeo para superarmos todos os contratempos atuais

Agrave empresa Chimica Edile do Brasil com destaque ao CEO Riccardo Vannetti por apoiar de

forma completa este projeto de pesquisa por meio do fornecimento de aditivos aporte financeiro e

compartilhamento de todo conhecimento teacutecnico Tambeacutem por acreditar na importacircncia e potencial

da pesquisa cientiacutefica no Brasil

Agrave toda equipe da empresa Fermix Tubos em especial aos Engenheiros Aliacuterio Gimenez e Joseacute

Carlos por todo apoio ao projeto com dedicaccedilatildeo e prontidatildeo na doaccedilatildeo de materiais realizaccedilatildeo da

produccedilatildeo de tubos de concreto ensaios de compressatildeo diametral e todo suporte teacutecnico

Ao Instituto Acircnima Educaccedilatildeo que busca fomentar a educaccedilatildeo e pesquisa cientiacutefica no Brasil

pela parceria nesta pesquisa Em destaque para Paloma Gomes Rodrigues e Marlon Leal Marcelino

por todo suporte com prontidatildeo e competecircncia

Agraves instituiccedilotildees e universidades que tornaram o programa experimental possiacutevel e satildeo o

alicerce da pesquisa cientiacutefica do paiacutes Ao Instituto de Pesquisas Tecnoloacutegicas (IPT) em especial

Anderson Lopes de Andrade Sergio Soares de Lima e Valdecir Angelo Quarcioni por toda a

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido

de caacutelcio supercalcinado

dedicaccedilatildeo e atenccedilatildeo Aos profissionais competentes da Universidade de Satildeo Paulo (USP) por todo

suporte teacutecnico e auxiacutelio

Aos profissionais da Associaccedilatildeo Brasileira de Cimento Portland (ABCP) por todo o apoio e

suporte incondicional em especial ao time do laboratoacuterio de concreto meus eternos amigos Antocircnio

Eng Ariel Eng Dayvid Felipe Custodio Felipe Diniz Joseacute Ciacutecero Marcelo e Rubens Montanari

Aos profissionais Arnaldo Battagin e Me Claacuteudio Oliveira Silva por todo apoio agrave esta pesquisa e

tantas outras que promovem avanccedilos significativos para a aacuterea de cimentiacutecios e para a sociedade

brasileira

Um agradecimento especial para os amigos que acreditaram no meu potencial e tornaram este

projeto possiacutevel assim como satildeo motivo de felicidade constante em minha vida Ma Viviam

Aparecida Vaz Pedrozo Cardoso e Joseacute Ciacutecero Ferreira da Silva

A Deus por ter me proporcionado sauacutede paz inteligecircncia e pessoas maravilhosas que

tornaram esta etapa da minha vida possiacutevel

Enfim agrave minha famiacutelia e base meus pais Antocircnio Joseacute Xavier de Oliveira e Lucimara Cristina

Umbinger de Oliveira pelo amor incondicional e por todo sacrifiacutecio Aos meus irmatildeos e cunhadas

Emerson Rafael Talita e Tamires por todo apoio e carinho Agraves minhas tias Juraci (in memoriam)

Silvana e Marcia por todo amor Ao meu namorado Bruno por todo amor incondicional e dedicaccedilatildeo

Agrave minha prima Bruna por ser minha melhor amiga e sempre me incentivar Aos meus avoacutes maternos

e paternos (in memoriam) pelo apoio Agrave minha amada sobrinha Melissa que cultive o amor pelo

aprendizado e a curiosidade para sempre realizar novas descobertas

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido

de caacutelcio supercalcinado

RESUMO

Tubos de concreto satildeo amplamente utilizados em redes de aacuteguas pluviais e esgoto sanitaacuterio no Brasil

Esses elementos necessitam cumprir os criteacuterios de resistecircncia mecacircnica e estanqueidade conforme

determina a ABNT NBR 88902020 Aditivos compensadores de retraccedilatildeo satildeo difundidos na induacutestria

de pavimentos de concreto no paiacutes Esses aditivos baseados em oacutexido de caacutelcio supercalcinado

apresentam expansatildeo volumeacutetrica podendo ser empregados em concreto para compensar sua

retraccedilatildeo Aleacutem disso os produtos gerados pelo aditivo podem preencher os poros do concreto e

diminuir sua permeabilidade bem como aumentar sua resistecircncia mecacircnica Nesse contexto o

objetivo desta pesquisa eacute empregar o aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado na fabricaccedilatildeo

de tubos de concreto para proporcionar maior estabilidade volumeacutetrica estanqueidade e resistecircncia

mecacircnica A composiccedilatildeo quiacutemica e mineraloacutegica do aditivo foi caracterizada e a influecircncia do aditivo

na cineacutetica e nos mecanismos de hidrataccedilatildeo do cimento foi avaliada As propriedades fiacutesicas e

mecacircnicas de argamassas concretos e tubos de concreto foram analisadas Os resultados obtidos

mostram que o aditivo acelera a hidrataccedilatildeo do cimento contribuindo para aumentar o grau de

hidrataccedilatildeo de pastas em curta idade Tal fato contribui para o aumento de resistecircncia mecacircnica de

concretos produzidos em laboratoacuterio e de tubos Para finalizar foi elaborado um procedimento de

fabricaccedilatildeo cura e utilizaccedilatildeo de tubos de concreto produzidos com o aditivo

Palavras-chave Tubos de concreto oacutexido de caacutelcio supercalcinado aditivo compensador de

retraccedilatildeo propriedades mecacircnicas

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido

de caacutelcio supercalcinado

ABSTRACT

Concrete pipes are widely used in rainwater and sanitary sewage networks in Brazil These elements

need to meet mechanical strength and tightness criteria as determined by ABNT NBR 88902020

Shrinkage compensating admixtures are widespread in the concrete paving industry in the country

These admixtures based on supercalcined calcium oxide present volumetric expansion that

compensates concrete shrinkage In addition the products generated by the admixture may fill the

pores of the concrete and decrease its permeability as well as increase its mechanical strength In this

context the objective of this research is to use the admixtures based on supercalcined calcium oxide

to manufacture concrete pipes to provide greater volumetric stability tightness and mechanical

strength The chemical and mineralogical composition of the admixture were characterized and the

in influence of the admixture on the kinetics and mechanisms of hydration were analyzed In addition

the physical and mechanical properties of mortars concretes and concrete pipes produced with the

admixture were evaluated Results showed that the admixture accelerates cement hydration

contributing to increase the degree of hydration of pastes This fact contributes to the increase in the

mechanical strength of concrete specimens and pipes Finally a procedure to manufacture cure and

use concrete pipes with the admixtures was elaborated

Keywords concrete pipe supercalcined calcium oxide shrinkage compensating admixture

mechanical properties

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido

de caacutelcio supercalcinado

LISTA DE FIGURAS

Figura 1 - Esquema do programa experimental conduzido 4

Figura 2 - Fases de hidrataccedilatildeo do cimento Portland como visto em um calorimeacutetrico isoteacutermico 7

Figura 3 - Variaccedilotildees dimensionais de um concreto convencional e um concreto de retraccedilatildeo

compensada 11

Figura 4 - Comparaccedilatildeo de curvas de resistecircncia agrave compressatildeo ao longo do tempo de um concreto sem

aditivos (Referecircncia) concreto com aditivo de oacutexido de caacutelcio (CaO) e concreto com aditivos de

oacutexido de caacutelcio e redutor de retraccedilatildeo (CaO+SRA) 12

Figura 5 - Produccedilatildeo de tubos de concreto com equipamento de compressatildeo radial 15

Figura 6 - Semicorte longitudinal tiacutepico de tubos com encaixe (a) macho e fecircmea e (b) ponta e bolsa

16

Figura 7 - Meacutetodos de ensaio de tubos ensaios de (a) trecircs cutelos (b) dois cutelos (c) colchatildeo de

areia e (d) Minnesota 17

Figura 8 - Esquema do ensaio de compressatildeo diametral para tubo de encaixe ponta e bolsa visto que

L eacute o comprimento uacutetil do tubo 17

Figura 9 - Curvas de distribuiccedilatildeo do tamanho de partiacutecula do cimento CP V ARI RS e aditivo 22

Figura 10 - Curvas de fluxo de calor de pastas de 0 a 1 h para amostras de pastas cimentiacutecias e a pasta

com 100 aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado 27

Figura 11 - Curvas de fluxo de calor de pastas de 0 a 24 h para amostras de pastas cimentiacutecias e a

pasta 100 aditivo 28

Figura 12 - Imagens obtidas por MEV de pastas cimentiacutecias para as amostras (a) sem aditivo (b) com

3 de aditivo e (c) 5 de aditivo 31

Figura 13 - Imagens obtidas por MEV de pastas cimentiacutecias para as amostras (a) sem aditivo (b) com

3 de aditivo e (c) 5 de aditivo 32

Figura 14 - Aparato para determinaccedilatildeo para o ensaio de variaccedilatildeo dimensional A seta azul indica a

posiccedilatildeo do corpo de prova durante o ensaio 35

Figura 15 - Resultados de variaccedilatildeo dimensional por idade de argamassas para amostras sem aditivo

com 3 de aditivo e 5 de aditivo 36

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido

de caacutelcio supercalcinado

Figura 16 - Produccedilatildeo dos corpos de prova de concreto (a) mistura dos materiais na betoneira (b)

preenchimento do molde com 1 camada de concreto (c) aplicaccedilatildeo de energia com o soquete para

compactaccedilatildeo do concreto 39

Figura 17 - Resultados meacutedios de absorccedilatildeo de aacutegua e iacutendice de vazios por imersatildeo e fervura obtidos

de amostras sem aditivo com 3 de aditivo e 5 de aditivo 42

Figura 18 - Principais dimensotildees (em mm) de tubos de concreto PA2 produzidos 45

Figura 19 - Montagem do conjunto molde e armadura para fabricaccedilatildeo de tubos de concreto (a)

fixaccedilatildeo da armadura no molde (b) transporte do conjunto para a maacutequina de vibro-compressatildeo 46

Figura 20 - Lanccedilamento do cimento no misturador para a produccedilatildeo do concreto para tubos 46

Figura 21 - Processo de produccedilatildeo do concreto para tubos (a) transporte de agregados na esteira (b)

lanccedilamento direto do aditivo no misturador 47

Figura 22 - Processo de moldagem do tubo de concreto (a) lanccedilamento do concreto no molde

metaacutelico (b) e (c) retirada do molde do tubo 48

Figura 23 - Produccedilatildeo de tubos de concreto (a) acabamento final com auxiacutelio de desempenadeira e

(b) cobertura do tubo com lona plaacutestica apoacutes o acabamento 49

Figura 24 - Ensaio de compressatildeo diametral para tubo de concreto (a) tubo posicionado na maacutequina

de ensaio com painel de controle e (b) destaque para o apoio de trecircs cutelos 50

Figura 25 - Resultados de compressatildeo diametral de trecircs tubos de concreto (a) amostra sem aditivo

(b) amostra com 3 de aditivo e (c) amostra com 5 de aditivo 51

Figura 26 - Comparaccedilatildeo de resultados de compressatildeo diametral de trecircs tubos de concreto entre as

amostras sem aditivo com 3 de aditivo e 5 de aditivo 52

Figura 27 - Resultados meacutedios de absorccedilatildeo de aacutegua e iacutendice de vazios por imersatildeo e fervura de

amostras de tubos de concreto sem aditivo com 3 de aditivo e 5 de aditivo 55

Figura 28 - Etapas preacutevias para a produccedilatildeo de tubos de concreto (a) montagem do reforccedilo de accedilo

(b) fixaccedilatildeo do reforccedilo de accedilo no molde 58

Figura 29 - Lanccedilamento manual do aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado no misturador para a

produccedilatildeo de tubos de concreto 59

Figura 30 - Silo de cimento gravitacional posicionado sobre o misturador para a fabricaccedilatildeo de tubos

de concreto 60

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido

de caacutelcio supercalcinado

Figura 31 - Transporte do concreto do misturador para o molde na maacutequina de vibro-compressatildeo a

partir do uso de esteiras rolantes 61

Figura 32 - Processo de cura de tubos de concreto com cobertura de lona plaacutestica apoacutes o acabamento

61

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido

de caacutelcio supercalcinado

LISTA DE TABELAS

Tabela 1 - Niacuteveis de atendimento com aacutegua e esgotos dos municiacutepios com prestadores de serviccedilos

participantes do SNIS em 2018 conforme a macrorregiatildeo geograacutefica e Brasil 13

Tabela 2 - Materiais selecionados para a realizaccedilatildeo da campanha experimental 19

Tabela 3 - Modelos estruturais utilizados para o refinamento de Rietveld para o ensaio de DRX 20

Tabela 4 - Diacircmetros das partiacuteculas de cimento e aditivo obtidos por granulometria a laser 22

Tabela 5 - Composiccedilatildeo mineraloacutegica do cimento CP V ARI RS por DRX 23

Tabela 6 - Composiccedilatildeo mineraloacutegica do aditivo por DRX 23

Tabela 7 - Anaacutelise de agregados 24

Tabela 8 - Anaacutelise das curvas de fluxo calor obtidas para amostras de pastas cimentiacutecias e a pasta

com 100 aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado 28

Tabela 9 - Composiccedilatildeo mineraloacutegica de pastas de cimento obtidas por DRX para amostras de pastas

cimentiacutecias sem aditivo e pasta com 3 e 5 de aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado 29

Tabela 10 - Dosagem de materiais para produccedilatildeo de 1 m3 de argamassa 34

Tabela 11 - Dosagem de materiais para produccedilatildeo de 1 m3 de concreto para fabricaccedilatildeo de tubos 38

Tabela 12 - Resultados meacutedios de resistecircncia agrave compressatildeo nas diferentes idades 41

Tabela 13 - Resultados de carga de fissura a partir do ensaio de compressatildeo diametral 53

Tabela 14 - Resultados de carga de ruptura a partir do ensaio de compressatildeo diametral 54

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido

de caacutelcio supercalcinado

SUMAacuteRIO

1 Introduccedilatildeo 1

11 Justificativa 2

12 Objetivos 3

13 Programa experimental 4

14 Estrutura do trabalho 4

2 Revisatildeo bibliograacutefica 6

21 Concreto 6

211 Hidrataccedilatildeo do cimento 6

212 Variaccedilatildeo dimensional 8

213 Aditivos para concreto 9

22 Aditivos compensadores de retraccedilatildeo baseados em oacutexido de caacutelcio supercalcinado 9

221 Definiccedilatildeo 9

222 Composiccedilatildeo 10

223 Mecanismo de accedilatildeo e influecircncia na hidrataccedilatildeo do cimento 10

224 Influecircncia nas propriedades do concreto 11

23 Tubos de concreto 12

231 Definiccedilatildeo 12

232 Processo de produccedilatildeo 14

233 Caracterizaccedilatildeo e normatizaccedilatildeo 16

234 Limitaccedilotildees tecnoloacutegicas 18

3 Caracterizaccedilatildeo de materiais 19

31 Materiais 19

32 Meacutetodos de caracterizaccedilatildeo 19

321 Cimento e aditivo 19

322 Agregados 21

33 Resultados e discussatildeo 21

331 Cimento e aditivo 21

332 Agregados 23

34 Conclusotildees do capiacutetulo 24

4 Anaacutelise da influecircncia do aditivo na cineacutetica e nos mecanismos de hidrataccedilatildeo 25

41 Materiais 25

42 Dosagem e preparaccedilatildeo de pastas de cimento 25

43 Meacutetodos 26

431 Calorimetria isoteacutermica 26

432 DRX 26

433 MEV 27

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido

de caacutelcio supercalcinado

44 Resultados e discussatildeo 27

441 Calorimetria isoteacutermica 27

442 DRX 29

443 MEV 30

45 Conclusotildees do capiacutetulo 33

5 Caracterizaccedilatildeo da estabilidade dimensional de argamassas 34

51 Composiccedilatildeo e preparo de argamassas 34

52 Meacutetodos 35

53 Resultados e discussatildeo 35

54 Conclusotildees do capiacutetulo 36

6 Produccedilatildeo de concreto em laboratoacuterio 38

61 Composiccedilatildeo e preparo de concretos 38

62 Meacutetodos de ensaio para avaliaccedilatildeo de concretos 40

621 Resistecircncia agrave compressatildeo 40

622 Absorccedilatildeo apoacutes imersatildeo e fervura e iacutendice de vazios 40

63 Resultados e discussatildeo 40

631 Resistecircncia agrave compressatildeo 40

632 Absorccedilatildeo apoacutes imersatildeo e fervura e iacutendice de vazios 42

64 Conclusotildees do capiacutetulo 42

7 Produccedilatildeo de tubos de concreto 44

71 Composiccedilatildeo de tubos de concreto 44

72 Descriccedilatildeo dos tubos 44

73 Processo de produccedilatildeo de tubos de concreto 45

74 Meacutetodos 49

741 Compressatildeo diametral 49

742 Absorccedilatildeo apoacutes imersatildeo e fervura e iacutendice de vazios 50

75 Resultados 50

751 Compressatildeo diametral 50

752 Absorccedilatildeo apoacutes imersatildeo e fervura e iacutendice de vazios 54

76 Conclusotildees do capiacutetulo 55

8 Procedimento de fabricaccedilatildeo cura e utilizaccedilatildeo de tubos de concreto com oacutexido de caacutelcio

supercalcinado 57

81 Conclusotildees do capiacutetulo 62

9 Conclusotildees 63

91 Aplicabilidade da pesquisa e sugestotildees para pesquisas futuras 64

10 Publicaccedilotildees 65

11 Referecircncias 66

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 1

1 Introduccedilatildeo

Elementos produzidos com concreto de consistecircncia seca satildeo amplamente utilizados no Brasil

como tubos de concreto Estes tubos tecircm vantagens competitivas para o uso em redes de aacuteguas

pluviais e de esgoto sanitaacuterio e podem ser produzidos com diacircmetros que variam entre 200 e 2000

mm e com espessuras miacutenimas de parede entre 45 e 180 mm [1] Tais caracteriacutesticas satildeo fundamentais

para que os tubos atendam as cargas miacutenimas isentas de dano em ensaios de compressatildeo e garantam

a estanqueidade do sistema

Eacute fato que o paiacutes necessita de imediato realizar a ampliaccedilatildeo dos sistemas de saneamento

baacutesico O relatoacuterio do Ministeacuterio das Cidades [2] indica baixos iacutendices de atendimento de saneamento

baacutesico no paiacutes Agrave vista do exposto eacute necessaacuterio investir no desenvolvimento tecnoloacutegico do sistema

de saneamento baacutesico do Brasil Para isso diversos estudos foram publicados com o intuito de

melhorar o desempenho de tubos de concreto a partir da reduccedilatildeo de limitaccedilotildees tecnoloacutegicas [34]

O uso de aditivos contribui para melhorar as propriedades do concreto no estado fresco e no

estado endurecido e estaacute difundido mundialmente [5] Assim eacute usual a aplicaccedilatildeo de aditivos em

concretos para atribuir vantagens teacutecnicas e econocircmicas Em relaccedilatildeo aos concretos de consistecircncia

plaacutestica aditivos satildeo utilizados para diversas finalidades como melhorar a trabalhabilidade do

concreto reduzir o consumo de cimento e aumentar a resistecircncia mecacircnica

Aditivos compensadores de retraccedilatildeo baseados em oacutexido de caacutelcio satildeo amplamente aplicados

na fabricaccedilatildeo de pisos industriais agrave niacutevel nacional e internacional [6] O uso desses aditivos atribui

vantagens para os pisos de concreto em relaccedilatildeo agrave melhoria da esteacutetica menor irregularidade dos

pisos aumento da vida uacutetil maior resistecircncia mecacircnica produccedilatildeo de maiores aacutereas de pisos sem o

uso de juntas de dilataccedilatildeo assim como menor frequecircncia de reparos

Aditivos baseados em oacutexido de caacutelcio supercalcinado apresentam expansatildeo volumeacutetrica de

cerca de 100 quando se hidratam o que compensa a retraccedilatildeo por secagem e a retraccedilatildeo autoacutegena da

matriz cimentiacutecia diminuindo possiacuteveis riscos de fissuraccedilatildeo relativos a esses fenocircmenos [6] Aleacutem

disso as fases formadas pela sua hidrataccedilatildeo podem preencher os poros da matriz diminuindo sua

porosidade e promovendo ganhos de resistecircncia [7] Esses fatos evidenciam o potencial de uso desses

aditivos para matrizes cimentiacutecias de aplicaccedilotildees diversas

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 2

Dessa forma o uso do aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado pode ser uma

alternativa viaacutevel para o aumento do desempenho de concretos aplicados em tubos Por outro lado

como o aditivo aumenta o teor de finos do concreto a determinaccedilatildeo do teor de umidade oacutetimo para

produccedilatildeo de tubos pode aumentar seu desempenho quando o aditivo eacute empregado Com isso pode

ser possiacutevel viabilizar o emprego deste tipo de aditivo neste processo industrial

Neste contexto esta pesquisa tem o objetivo de avaliar o uso do aditivo de oacutexido de caacutelcio

supercalcinado de nome comercial DRY D1 para a produccedilatildeo de concretos de consistecircncia seca

utilizados em tubos de concreto Os resultados do estudo podem ser aplicados para tubos utilizados

em redes de aacutegua pluviais e esgoto sanitaacuterio O trabalho foi desenvolvido com uma parceria entre a

Universidade Satildeo Judas Tadeu a Associaccedilatildeo Brasileira de Cimento Portland e as empresas Chimica

Edile do Brasil e Fermix Tubos

11 Justificativa

Sistemas compostos por tubos de concreto satildeo amplamente utilizados no Brasil com

vantagens competitivas para a aplicaccedilatildeo em redes de aacuteguas pluviais e de esgoto sanitaacuterio Apesar da

relevacircncia destes sistemas o Brasil possui um deacuteficit de saneamento baacutesico sendo esse maior em

relaccedilatildeo aos outros setores de infraestrutura [8] Desse modo eacute necessaacuterio investir no desenvolvimento

tecnoloacutegico de tubos de concreto

Agrave vista do exposto julgou-se pertinente o interesse de pesquisar de modo ineacutedito a utilizaccedilatildeo

de um aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado em concretos para a produccedilatildeo de tubos

Uma vez que estes aditivos satildeo amplamente utilizados na induacutestria de pavimentos industriais de

concreto e apresentam bons resultados em relaccedilatildeo agraves propriedades fiacutesicas e mecacircnicas de matrizes

cimentiacutecias

O emprego deste aditivo devido agrave sua propriedade expansiva pode promover tensotildees de

origem quiacutemica na matriz o que pode melhorar as propriedades fiacutesicas e mecacircnicas de tubos de

concreto Deste modo o aditivo composto por oacutexido de caacutelcio supercalcinado pode contribuir para o

aumento da resistecircncia mecacircnica de tubos de concreto sobretudo dos elementos reforccedilados com

armadura produzindo elementos que atendam aos requisitos mecacircnicos exigidos pela norma ABNT

NBR 8890 [9]

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 3

Mediante o exposto os resultados obtidos a partir do estudo satildeo de extrema importacircncia uma

vez que podem fornecer dados necessaacuterios para especificar concretos com desempenho superior para

a produccedilatildeo de tubos no paiacutes

O objeto de estudo apresenta interesses acadecircmicos e praacuteticos Em relaccedilatildeo ao propoacutesito

acadecircmico o projeto busca contribuir com a literatura atual em relaccedilatildeo agrave interaccedilatildeo de aditivos

baseados em oacutexido de caacutelcio supercalcinado com matrizes cimentiacutecias Ainda o projeto pode

incentivar uma seacuterie de paracircmetros a partir de trabalhos futuros que relacionam estes aditivos com

concretos de consistecircncia seca sobretudo para tubos de concreto

Do ponto de vista praacutetico compreender a influecircncia dos aditivos baseados em oacutexido de caacutelcio

supercalcinado nas propriedades de tubos de concreto pode levar agrave maior estabilidade volumeacutetrica

estanqueidade e resistecircncia mecacircnica destes elementos Aleacutem disso o objeto de estudo pode fornecer

referecircncias relevantes para a induacutestria de aditivos e de elementos cimentiacutecios como faacutebricas de tubos

de concreto Mediante o exposto um desenvolvimento na tecnologia de materiais cimentiacutecios e

aditivos baseados em oacutexido de caacutelcio supercalcinado pode ser obtido

12 Objetivos

O objetivo geral do trabalho eacute avaliar o uso de aditivo compensador de retraccedilatildeo baseado em

oacutexido de caacutelcio supercalcinado na fabricaccedilatildeo de tubos de concretos Para cumprir o objetivo geral

foram definidos os 5 objetivos especiacuteficos descritos a seguir

I Avaliar a influecircncia do aditivo composto por oacutexido de caacutelcio na cineacutetica nos mecanismos de

hidrataccedilatildeo e na microestrutura de misturas cimentiacutecias

II Analisar como o aditivo influecircncia as propriedades fiacutesicas e mecacircnicas de concretos produzidos

em laboratoacuterio

III Analisar a estabilidade dimensional de argamassas produzidas com o aditivo

IV Caracterizar as propriedades fiacutesicas e mecacircnicas de tubos de concreto fabricados com aditivo

baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado

Elaborar um procedimento praacutetico para a utilizaccedilatildeo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado na

fabricaccedilatildeo de tubos de concreto

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 4

13 Programa experimental

As etapas do programa experimental conduzido estatildeo descritas conforme a Figura 1 A

primeira etapa do estudo focou na caracterizaccedilatildeo de materiais utilizados nesta pesquisa A segunda

etapa se concentrou na anaacutelise da influecircncia do aditivo composto por oacutexido de caacutelcio supercalcinado

na cineacutetica nos mecanismos de hidrataccedilatildeo e na microestrutura de misturas cimentiacutecias

Figura 1 - Esquema do programa experimental conduzido

A terceira etapa do estudo analisou a influecircncia do aditivo nas propriedades fiacutesicas e

mecacircnicas de concretos produzidos em laboratoacuterio A quarta etapa contemplou a anaacutelise da influecircncia

do aditivo nas propriedades fiacutesicas de argamassas produzidas em laboratoacuterio A quinta etapa consistiu

na anaacutelise da influecircncia do aditivo nas propriedades fiacutesicas e mecacircnicas de tubos de concreto

produzidos na induacutestria Por fim foi apresentado um procedimento para a fabricaccedilatildeo de tubos de

concreto contendo aditivos compostos por oacutexido de caacutelcio supercalcinado

14 Estrutura do trabalho

Esta dissertaccedilatildeo estaacute organizada em dez capiacutetulos com o propoacutesito de facilitar o entendimento

dos conceitos abordados Neste capiacutetulo foram apresentados de maneira sucinta o quadro atual da

aplicaccedilatildeo de aditivos baseados em oacutexido de caacutelcio supercalcinado e de tubos de concreto a

justificativa da pesquisa objetivos e estrutura do trabalho

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 5

No capiacutetulo 2 eacute apresentada a revisatildeo bibliograacutefica que abrange aditivos baseados em oacutexido

de caacutelcio supercalcinado e tubos de concreto Para tal satildeo expostos os aspectos relevantes dos temas

como o mecanismo de hidrataccedilatildeo do oacutexido de caacutelcio e o ensaio de compressatildeo diametral para tubos

No capiacutetulo 3 eacute apresentada a caracterizaccedilatildeo de materiais utilizados na pesquisa Este capiacutetulo

descreve os meacutetodos de ensaio e os respectivos resultados da anaacutelise de materiais

No capiacutetulo 4 eacute apresentada a influecircncia do aditivo composto por oacutexido de caacutelcio

supercalcinado na cineacutetica nos mecanismos de hidrataccedilatildeo e na microestrutura de misturas

cimentiacutecias Para tal satildeo apresentados os meacutetodos de ensaio e resultados baseado na comparaccedilatildeo

entre a pasta sem aditivo e pastas produzidas com aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado

No capiacutetulo 5 satildeo apresentadas as anaacutelises da influecircncia do aditivo nas propriedades fiacutesicas

de argamassas produzidas em laboratoacuterio Satildeo apresentados o meacutetodo de ensaio de variaccedilatildeo

dimensional e os respectivos resultados com foco na comparaccedilatildeo entre o desempenho da argamassa

sem aditivo e argamassas produzidas com aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado

No capiacutetulo 6 satildeo mostradas as anaacutelises da influecircncia do aditivo nas propriedades fiacutesicas e

mecacircnicas de concretos Para estes concretos produzidos em laboratoacuterio o foco foi a comparaccedilatildeo

entre o desempenho do concreto sem aditivo e concretos produzidos com aditivo baseado em oacutexido

de caacutelcio supercalcinado

No capiacutetulo 7 eacute exposta avaliaccedilatildeo da produccedilatildeo de tubos de concreto produzidos na faacutebrica da

empresa Fermix Tubos para avaliar a influecircncia do aditivo nas propriedades fiacutesicas e mecacircnicas

desses artefatos Nesse sentido satildeo comparados tubos de concreto sem aditivo e tubos de concreto

produzidos com aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado analisados a partir dos meacutetodos

de ensaios e resultados expostos

No capiacutetulo 8 eacute apresentado um procedimento de fabricaccedilatildeo cura e utilizaccedilatildeo de tubos de

concreto com oacutexido de caacutelcio supercalcinado Desse modo satildeo apresentados estudos e normas

teacutecnicas pertinentes ao tema bem como as observaccedilotildees constatadas durante a produccedilatildeo de tubos de

concreto com o aditivo na faacutebrica de tubos

No capiacutetulo 9 satildeo apresentadas de forma resumida as principais conclusotildees obtidas nos

capiacutetulos anteriores da dissertaccedilatildeo Aleacutem disso satildeo propostas recomendaccedilotildees para a realizaccedilatildeo de

estudos futuros pertinentes ao tema No capiacutetulo 10 satildeo apresentadas as produccedilotildees teacutecnicas e

cientiacuteficas decorrentes da pesquisa desenvolvida

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 6

2 Revisatildeo bibliograacutefica

Neste capiacutetulo eacute apresentada a revisatildeo bibliograacutefica dos temas abordados nesse projeto de

pesquisa Os temas gerais abordados satildeo concreto aditivos compensadores de retraccedilatildeo baseados em

oacutexido de caacutelcio supercalcinado e tubos de concreto

21 Concreto

O uso do concreto produzido com cimento Portland foi descoberto no fim do seacuteculo XIX e

difundido no seacuteculo XX tornando-se o material mais consumido na atualidade depois da aacutegua [10]

Desse modo eacute possiacutevel considerar o concreto uma das descobertas mais relevantes do

desenvolvimento da humanidade com impacto direto na qualidade de vida da sociedade [10]

Concretos podem ser produzidos basicamente a partir da mistura entre ligante aacutegua e agregados

[11]

Contudo a competividade do mercado da construccedilatildeo civil e o desenvolvimento da tecnologia

dos materiais gerou a produccedilatildeo de concretos com melhor desempenho [11] Dessa forma na

atualidade eacute comumente utilizado o concreto com aditivos fibras pigmentos agregados especiais e

adiccedilotildees minerais [10] Entre esses os aditivos recebem destaque pois atribuem benefiacutecios para as

propriedades do estado fresco e endurecido do concreto aleacutem de gerar vantagens econocircmicas [12]

211 Hidrataccedilatildeo do cimento

O cimento Portland eacute um ligante hidraacuteulico composto essencialmente pela mistura de

cliacutenquer Portland e de sulfato de caacutelcio que satildeo moiacutedos ateacute obter aspecto de poacute fino Nesta mistura

podem ser adicionados materiais complementares conforme determina a norma ABNT NBR 16697

[13] o que caracteriza os diferentes tipos de cimento Portland

O cimento possui propriedades adesivas e coesivas e promove a uniatildeo de fragmentos minerais

em uma unidade compactada Este material hidraacuteulico quando misturado com aacutegua se hidrata [12] O

processo de hidrataccedilatildeo do cimento eacute um fenocircmeno complexo que ocorre a partir de diversas reaccedilotildees

quiacutemicas [13] Tal processo eacute exoteacutermico no qual os silicatos e aluminatos em contato com aacutegua

formam produtos hidratados

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 7

Assim a hidrataccedilatildeo do cimento ocorre entre as principais fases do cliacutenquer (C3S C2S C3A e

C4AF) gipsita (CaSO42H2O) e aacutegua Essas fases do cimento a partir de uma suspensatildeo interagem

em meio aquoso e resultam em propriedades adesivas que se desenvolvem ateacute formar um soacutelido

riacutegido Os produtos hidratados apresentam baixa solubilidade em aacutegua e contribuem para o

desenvolvimento de resistecircncia mecacircnica da matriz [12]

Para o estudo do processo de hidrataccedilatildeo do cimento eacute usual analisar a taxa de liberaccedilatildeo de

calor em relaccedilatildeo ao tempo decorrido Conforme ilustra a Figura 2 na primeira regiatildeo ldquoArdquo observa-

se que o primeiro pico de calor superior em relaccedilatildeo aos demais corresponde a diversos processos

como neutralizaccedilatildeo de cargas superficias das partiacuteculas de cimento dissoluccedilatildeo dos silicatos e

aluminatos e formaccedilatildeo de algumas fases hidratadas como a etringita [14]

Figura 2 - Fases de hidrataccedilatildeo do cimento Portland como visto em um calorimeacutetrico isoteacutermico [14]

Posteriormente na regiatildeo ldquoBrdquo da Figura 2 observa-se o periacuteodo de induccedilatildeo com lentas

velocidades de dissoluccedilatildeo e precipitaccedilatildeo de fases Depois disso nota-se na regiatildeo ldquoCrdquo que a liberaccedilatildeo

de calor aumenta gradativamente no periacuteodo de aceleraccedilatildeo visto que ocorre a hidrataccedilatildeo da alita

resultando no gel C-S-H e na precipitaccedilatildeo da portlandita [12]

Nessa fase os produtos de hidrataccedilatildeo se interconectam promovendo o enrijecimento e o

endurecimento da matriz [12] Apoacutes o pico principal observa-se a formaccedilatildeo do monossulfoaluminato

a partir da reaccedilatildeo do C3A com a etringita Depois disso as velocidades de reaccedilatildeo do processo

diminuem como indicado na regiatildeo ldquoDrdquo e ldquoErdquo da Figura 2 [12]

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 8

212 Variaccedilatildeo dimensional

Concretos apresentam variaccedilatildeo de volume gerada por diversos fatores aleacutem de mudanccedilas

externas de temperatura como a movimentaccedilatildeo de aacutegua no seu interior [15] Entre as principais

causas da variaccedilatildeo dimensional as mais relevantes satildeo a retraccedilatildeo por secagem a retraccedilatildeo plaacutestica e

a retraccedilatildeo autoacutegena [12]

A retraccedilatildeo plaacutestica manifesta-se durante o estado plaacutestico do concreto mediante a perda de

aacutegua superficial da matriz cimentiacutecia Essa retraccedilatildeo depende de diversos fatores como a quantidade

de aacutegua perdida pela superfiacutecie rigidez da mistura exsudaccedilatildeo da matriz cimentiacutecia e a temperatura e

umidade relativa do ambiente [12]

A retraccedilatildeo por secagem ocorre a partir da perda de aacutegua da pasta de cimento uma vez que o

concreto estaacute em contato com o ambiente externo Neste processo a perda de aacutegua livre eacute

predominante que ocorre concomitantemente com a movimentaccedilatildeo da aacutegua adsorvida aacutegua capilar

e aacutegua quimicamente combinada da matriz cimentiacutecia Entre esses eventos a perda de aacutegua adsorvida

eacute responsaacutevel por parte significativa da retraccedilatildeo por secagem [15]

Aleacutem disso ocorrem variaccedilotildees de reduccedilatildeo de volume de matrizes cimentiacutecias apoacutes o iniacutecio

da hidrataccedilatildeo do cimento sem considerar variaccedilotildees externas de temperatura e umidade Essa retraccedilatildeo

ocorre a partir da transferecircncia de aacutegua do interior dos poros capilares para realizar a hidrataccedilatildeo do

cimento anidro uma vez que natildeo haacute um suprimento de aacutegua para aumentar a umidade desses poros

novamente [12]

Assim os capilares provocam altas tensotildees capazes de gerar a contraccedilatildeo do volume original

de matrizes cimentiacutecia Esse processo de reduccedilatildeo de volume eacute denominada retraccedilatildeo autoacutegena [16]

Esse fenocircmeno de retraccedilatildeo pode aumentar mediante fatores como altas temperaturas externas o uso

de cimentos finos consumo elevado de cimento e relaccedilotildees aacuteguacimento menores [12]

As tensotildees geradas no concreto pela retraccedilatildeo podem exceder a resistecircncia agrave traccedilatildeo desses

elementos o que pode resultar na formaccedilatildeo de fissuras Dessa forma a variaccedilatildeo dimensional pode

comprometer o desempenho e a durabilidade de estruturas de concreto [15]

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 9

213 Aditivos para concreto

No Brasil aditivos para concreto satildeo amplamente utilizados como aditivos dispersantes

aceleradores e retardadores de pega compensadores de retraccedilatildeo e incorporadores de ar A norma

ABNT NBR 11768-1 [17] define aditivo para concreto como um produto adicionado e misturado

nesta matriz usualmente em quantidade natildeo superior a 5 sobre a massa de cimento O objetivo do

uso de aditivos eacute alterar as propriedades de concretos no estado fresco e endurecido [17]

Dessa forma eacute essencial a definiccedilatildeo assertiva do tipo de aditivo e de sua dosagem a partir das

suas propriedades e compatibilidade com o cimento Aleacutem disso deve-se levar em consideraccedilatildeo

paracircmetros como a capacidade de retenccedilatildeo de aacutegua do aditivo desenvolvimento de resistecircncias

iniciais e finais capacidade de incorporaccedilatildeo de ar entre outras Devido ao uso frequente de cimento

Portland composto no paiacutes eacute fundamental compreender a sua interaccedilatildeo com aditivos especificamente

para cada aplicaccedilatildeo [17]

22 Aditivos compensadores de retraccedilatildeo baseados em oacutexido de caacutelcio supercalcinado

221 Definiccedilatildeo

Aditivos compensadores de retraccedilatildeo baseados em oacutexido de caacutelcio supercalcinado satildeo muito

utilizados na composiccedilatildeo de pavimentos industriais de concreto Esses materiais permitem melhor

desempenho do pavimento pois satildeo agentes que compensam a retraccedilatildeo do concreto [6]

Os aditivos baseados em oacutexido de caacutelcio supercalcinado podem ser empregados como

substituiccedilatildeo de cimentos expansivos Desta forma eacute possiacutevel melhorar propriedades do concreto no

estado endurecido sem alterar o tipo de cimento utilizado [6]

Atualmenteesses materiais satildeo classificados como aditivos compensadores de retraccedilatildeo tipo

G segundo a classificaccedilatildeo da norma ABNT NBR 11768-1 [17] No Brasil seu desempenho eacute

caracterizado de acordo com a anaacutelise da variaccedilatildeo dimensional de concretos conforme a norma

ABNT NBR 16834 [18]

Em relaccedilatildeo agraves normas internacionais que avaliam o desempenho desses aditivos a partir da

variaccedilatildeo dimensional linear recebe destaque a ASTM C 157 [19] Ainda a ASTM C 878 [20] eacute

utilizada para avaliar elementos cimentiacutecios com variaccedilatildeo dimensional linear restringida

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 10

222 Composiccedilatildeo

O aditivo eacute inorgacircnico composto por oacutexido de caacutelcio supercalcinado possui aspecto de poacute

com uma granulometria especiacutefica e controlada O composto eacute produzido a partir de um tratamento

teacutermico especiacutefico para o carbonato de caacutelcio [6] O estudo realizado por Shi et al (2002) caracteriza

a hidrataccedilatildeo do oacutexido de caacutelcio a partir do seu processo de manufatura [21]

Em vista disso observou-se que o aumento de temperatura de calcinaccedilatildeo reduz a velocidade

das reaccedilotildees de hidrataccedilatildeo do oacutexido de caacutelcio o que altera as propriedades microestruturais [21] O

aditivo apresenta expansatildeo volumeacutetrica de aproximadamente 100 quando se hidrata [7]

223 Mecanismo de accedilatildeo e influecircncia na hidrataccedilatildeo do cimento

As reaccedilotildees de hidrataccedilatildeo do oacutexido de caacutelcio (CaO) ocorrem conforme as equaccedilotildees 1 e 2 sendo

o hidroacutexido de caacutelcio (portlandita) o produto de hidrataccedilatildeo formado [22]

Destaca-se que a expansatildeo gerada como consequecircncia da adiccedilatildeo de oacutexido de caacutelcio em

concretos ocorre a partir da pressatildeo exercida pelos cristais de portlandita durante a sua formaccedilatildeo Esta

reaccedilatildeo eacute altamente exoteacutermica e expansiva visto que o produto formado apresenta aproximadamente

duas vezes o volume dos reagentes [6]

Assim observa-se que o uso de aditivos baseados em caacutelcio em matrizes cimentiacutecias contribui

para o aumento da difusatildeo de iacuteons Ca2+ e para a adiccedilatildeo de hidroacutexido de caacutelcio Dessa forma estes

aditivos contribuem para a aceleraccedilatildeo da supersaturaccedilatildeo de caacutelcio dissolvido no meio liacutequido uma

vez que ocorre a maior concentraccedilatildeo do iacuteon Ca2+ em soluccedilatildeo [7]

Agrave medida que o teacutermino do periacuteodo de induccedilatildeo e o iniacutecio do processo de aceleraccedilatildeo satildeo funccedilatildeo

da supersaturaccedilatildeo da soluccedilatildeo com Ca2+ a inclusatildeo de aditivos baseados em caacutelcio eacute capaz de gerar a

aceleraccedilatildeo dos processos de hidrataccedilatildeo [23] Em vista disso estes aditivos podem acelerar a

precipitaccedilatildeo de produtos de hidrataccedilatildeo como o gel de C-S-H [67]

CaO + H2O Ca2+ + 2OH- 1

Ca2+ + 2OH- Ca(OH)2 2

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 11

224 Influecircncia nas propriedades do concreto

Concretos de retraccedilatildeo compensada satildeo caracterizados por uma expansatildeo nas primeiras idades

a qual pode compensar a retraccedilatildeo e reduzir significativamente a variaccedilatildeo dimensional do concreto a

longo prazo [11]

O processo de expansatildeo eacute capaz de gerar tensotildees internas desenvolvidas no concreto entre 01

e 07 MPa Para tal satildeo utilizados cimentos expansivos ou aditivos [11]Tal processo eacute beneacutefico em

relaccedilatildeo ao desempenho dos elementos cimentiacutecios e portanto do ponto de vista econocircmico [611]

Os aditivos de oacutexido de caacutelcio supercalcinado geram expansatildeo controlada em matrizes

cimentiacutecias e como resultado esses aditivos atuam principalmente na retraccedilatildeo por secagem e na

retraccedilatildeo autoacutegena de matrizes cimentiacutecias [6] Na Figura 3 observa-se o comportamento de variaccedilatildeo

dimensional de concretos de retraccedilatildeo compensada e de concretos convencionais [11]

Figura 3 - Variaccedilotildees dimensionais de um concreto convencional e um concreto de retraccedilatildeo compensada [11]

Aleacutem disso a hidrataccedilatildeo do oacutexido de caacutelcio pode gerar produtos expansivos que resultam em

incremento de resistecircncia de elementos de cimentiacutecios uma vez que podem acelerar a precipitaccedilatildeo

do gel de C-S-H [67] A Figura 4 ilustra a comparaccedilatildeo entre um concreto sem aditivo e um concreto

com aditivo composto por oacutexido de caacutelcio (CaO) Observa-se que no concreto com o aditivo houve

incremento de resistecircncia agrave compressatildeo em relaccedilatildeo agrave amostra referecircncia [25]

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 12

Figura 4 - Comparaccedilatildeo de curvas de resistecircncia agrave compressatildeo ao longo do tempo de um concreto sem aditivos

(Referecircncia) concreto com aditivo de oacutexido de caacutelcio (CaO) e concreto com aditivos de oacutexido de caacutelcio e redutor de

retraccedilatildeo (CaO+SRA) [25]

Agrave vista do exposto a bibliografia que relaciona a interaccedilatildeo entre o cimento e oacutexido de caacutelcio

necessita de estudos complementares a niacutevel internacional Para tal eacute necessaacuterio analisar a sinergia

entre a mistura do cimento e oacutexido de caacutelcio bem como a influecircncia das fases de cada componente

[6]

23 Tubos de concreto

231 Definiccedilatildeo

Os condutores de fluidos possuem amplo histoacuterico como as obras hidraacuteulicas de aquedutos

atribuiacutedas aos romanos alguns dos quais estatildeo preservados ateacute a atualidade A evoluccedilatildeo dos serviccedilos

de saneamento baacutesico no Brasil possui uma ampla cronologia Entre os fatos eacute possiacutevel destacar a

cidade do Rio de Janeiro no periacuteodo do impeacuterio a qual recebeu um modelo de sistema de esgoto antes

do aplicado em grandes cidades como Nova Iorque [26]

A histoacuteria da necessidade de canalizaccedilotildees enterradas estaacute intrinsicamente relacionada agrave

induacutestria dos tubos de concreto [27] Tal induacutestria foi consolidada a niacutevel mundial no iniacutecio do seacuteculo

XIX e foi desenvolvida ateacute os dias atuais principalmente para a composiccedilatildeo de redes de esgoto

sanitaacuterio e aacuteguas pluviais [26]

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 13

A partir dos anos 1960 foram inseridos no mercado equipamentos de produccedilatildeo por vibro-

compactaccedilatildeo e compressatildeo radial geralmente produzidos na Europa Nos anos seguintes o processo

de produccedilatildeo de tubos apresentou alto grau de automatizaccedilatildeo das instalaccedilotildees industriais [27] Ainda

destaca-se a alta flexibilidade de produccedilatildeo processos desde a composiccedilatildeo da armadura ateacute a cura

integrados e automatizados bem como moldes com diversas dimensotildees [27]

Apesar do extenso histoacuterico desses sistemas no Brasil o paiacutes apresenta baixos iacutendices de

atendimento de saneamento baacutesico como indica o relatoacuterio do Ministeacuterio das Cidades [2] O baixo

atendimento da demanda de coleta e tratamento de esgoto ocorre principalmente nas regiotildees Norte

e Nordeste do Brasil como pode ser observado na Tabela 1 [2]

Tabela 1 - Niacuteveis de atendimento com aacutegua e esgotos dos municiacutepios com prestadores de serviccedilos participantes do

SNIS em 2018 conforme a macrorregiatildeo geograacutefica e Brasil [2]

Macrorregiatildeo

Iacutendice de atendimento com rede () Iacutendice de tratamento dos

esgotos gerados () Aacutegua Coleta de esgotos

Total Urbano Total Urbano Total

Norte 571 696 105 133 217

Nordeste 742 887 28 363 362

Sudeste 91 959 792 837 501

Sul 902 986 452 519 454

Centro-Oeste 89 96 529 582 539

Brasil 836 928 532 609 463

Aleacutem disso o aumento progressivo das aacutereas urbanas altera as dinacircmicas destes ambientes

Por exemplo observa-se o acreacutescimo de aacutereas impermeabilizadas em aacutereas urbanas o que impede a

absorccedilatildeo de parte das aacuteguas pluviais pelo solo e pode sobrecarregar os sistemas de drenagem Por

conseguinte satildeo necessaacuterios investimentos nos sistemas de drenagem de aacuteguas pluviais a fim de

prevenir inundaccedilotildees alagamentos e portanto danos para a sociedade [28]

O desenvolvimento dos sistemas de saneamento baacutesico urbano eacute fundamental para evitar

doenccedilas enchentes e outros impactos negativos para a sociedade Dessa forma eacute fundamental que

redes de esgoto e de aacuteguas pluviais apresentem uma maior qualidade e por conseguinte um melhor

funcionamento Para tal eacute necessaacuterio investir no apropriado dimensionamento estrutural e de

capacidade de vazatildeo dos sistemas de esgoto e aacuteguas pluviais Aleacutem disso eacute fundamental aprimorar o

controle tecnoloacutegico do concreto aplicado em tubos [28]

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 14

232 Processo de produccedilatildeo

Tubos de concreto satildeo produzidos a partir da escolha apropriada de materiais que satildeo

selecionados com base na caracterizaccedilatildeo de ensaios de laboratoacuterios As proporccedilotildees dos materiais satildeo

determinadas para o concreto atender as propriedades fiacutesicas e mecacircnicas para sua aplicaccedilatildeo adequada

[29] Os concretos aplicados em tubos satildeo de consistecircncia seca a fim de aumentar a produtividade

da fabricaccedilatildeo de tubos Desse modo ocorre a sustentaccedilatildeo do formato do tubo em poucos minutos

devido agrave coesatildeo do concreto o que permite a desforma raacutepida e possibilita a reutilizaccedilatildeo das formas

O processo de fabricaccedilatildeo de tubos consiste no adensamento eneacutergico do concreto para

diminuir a absorccedilatildeo de aacutegua e garantir a resistecircncia mecacircnica requerida [27] Este processo de

adensamento eacute necessaacuterio pois concretos de consistecircncia seca logo apoacutes o lanccedilamento no molde

apresentam bolhas de ar que ocupam em torno de 20 do volume [20] Assim a vibraccedilatildeo gera a

fluidificaccedilatildeo da argamassa da mistura seca a fim de reduzir o atrito interno acomodar os agregados

grauacutedos e reduzir o iacutendice de vazios [20]

Aleacutem disso o adensamento eneacutergico do concreto busca proporcionar o contato eficiente da

aacutegua com o cimento o que eacute essencial para as reaccedilotildees de hidrataccedilatildeo Este processo de adensamento

consiste nos sistemas de vibraccedilatildeo simples vibrocompressatildeo e centrifugaccedilatildeo radial O sistema de

vibraccedilatildeo simples eacute usual para tubos de concreto de pequenos diacircmetros e sem armadura [27]

Os equipamentos de compressatildeo radial satildeo compostos por prensas radiais que possuem um

molde exterior e um eixo rotatoacuterio hidraacuteulico Este eixo possui um sistema de roletes que realizam

um movimento de rotaccedilatildeo em alta velocidade sendo capaz de comprimir o concreto lanccedilado na

maacutequina contra o molde exterior Como resultado o tubo eacute produzido como ilustra a Figura 5 [27]

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 15

Figura 5 - Produccedilatildeo de tubos de concreto com equipamento de compressatildeo radial [27]

A norma ABNT NBR 8890 [9] determina o uso de qualquer tipo de cimento Portland na

produccedilatildeo dos tubos de concreto que natildeo satildeo utilizados em meios agressivos Nesse contexto eacute usual

a aplicaccedilatildeo do cimento CP V ARI RS na induacutestria de produccedilatildeo de tubos de concreto para aplicaccedilatildeo

em transporte de esgoto sanitaacuterio Este fato ocorre porque o concreto produzido com esse tipo de

cimento proporciona uma alta resistecircncia inicial o que permite uma desforma mais raacutepida dos tubos

e uma alta resistecircncia a sulfatos

Os tubos de concreto podem ser produzidos sem reforccedilo denominados tubos simples assim

como podem possuir reforccedilo estrutural composto por armadura ou fibras de accedilo A norma ABNT

NBR 8890 [9] classifica tubos simples de esgoto e de aacuteguas pluviais respectivamente como ES e

PS Da mesma forma a norma classifica tubos armados de esgoto e de aacuteguas pluviais

respectivamente como EA e PA Aleacutem disso a ABNT NBR 8890 [9] determina para os tubos o

encaixe macho e fecircmea assim como o encaixe ponta e bolsa como ilustra a Figura 6 Os tubos

aplicados em esgoto sanitaacuterio devem possuir junta elaacutestica e nos tubos aplicados em redes de aacuteguas

pluviais as juntas podem ser elaacutesticas ou riacutegidas

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 16

(a) (b)

Figura 6 - Semicorte longitudinal tiacutepico de tubos com encaixe (a) macho e fecircmea e (b) ponta e bolsa [9]

233 Caracterizaccedilatildeo e normatizaccedilatildeo

A capacidade de resistecircncia de tubos de concreto eacute determinada pelo ensaio de compressatildeo

diametral No Brasil este ensaio eacute regulamentado de acordo com a norma ABNT NBR 8890 [9] Para

tubos com reforccedilo convencional o ensaio de compressatildeo diametral permite determinar as cargas de

fissura e de ruptura a partir de um carregamento contiacutenuo e comparar esses resultados com os valores

miacutenimos da norma

Os resultados do ensaio de resistecircncia agrave compressatildeo diametral permitem verificar a classe de

resistecircncia do tubo conforme especificado em projeto para a aplicaccedilatildeo de tubos em redes de aacuteguas

pluviais ou redes de esgoto sanitaacuterio A carga miacutenima isenta de dano corresponde agrave carga de fissura

do tubo o que permite classificar o elemento conforme a ABNT NBR 8890 [9]

A carga miacutenima de ruptura eacute a forccedila maacutexima obtida no ensaio de compressatildeo diametral e eacute

equivalente ao estado-limite uacuteltimo de ruiacutena do tubo conforme a classificaccedilatildeo da ABNT NBR 8890

[9] As cargas miacutenimas de fissura e de ruptura de tubos satildeo calculadas a partir dos respectivos valores

de carga total dividida pelo comprimento uacutetil do tubo na unidade kNm

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 17

A avaliaccedilatildeo de compressatildeo diametral possui diversos meacutetodos de montagem do aparato de

ensaio Conforme Zaidler (1983 apud Figueiredo e Neto 2002) entre esses meacutetodos destacam-se

ensaio de trecircs cutelos ensaio de dois cutelos ensaio de colchatildeo de areia e ensaio de Minnesota como

ilustra Figura 7 [29]

(a) (b) (c) (d)

Figura 7 - Meacutetodos de ensaio de tubos ensaios de (a) trecircs cutelos (b) dois cutelos (c) colchatildeo de areia e (d) Minnesota

[29]

No Brasil o meacutetodo de ensaio mais aplicado eacute o de trecircs cutelos conforme recomenda a ABNT

NBR 8890 [9] Esse meacutetodo consiste no apoio do tubo em dois cutelos de madeira inferiores e no

carregamento a partir de um cutelo superior centralizado e articulado o qual pode conter cutelo de

madeira entre esse e o tubo para ajustes de altura A Figura 8 ilustra o aparato de ensaio de compressatildeo

diametral Apoacutes a ruptura dos tubos satildeo extraiacutedos testemunhos para determinar a absorccedilatildeo de aacutegua

do concreto

Figura 8 - Esquema do ensaio de compressatildeo diametral para tubo de encaixe ponta e bolsa visto que L eacute o comprimento

uacutetil do tubo [9]

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 18

234 Limitaccedilotildees tecnoloacutegicas

Tubos de concreto compotildeem redes de sistemas enterrados nos quais a ocorrecircncia de falhas

pode gerar danos seacuterios e onerosos A ABNT NBR 8890 [9] limita o valor de absorccedilatildeo de aacutegua dos

tubos de concreto uma vez que tubos porosos podem facilitar a contaminaccedilatildeo do liacutequido no interior

dos tubos bem como podem gerar a poluiccedilatildeo do meio externo

Em vista disso eacute necessaacuterio investir no desenvolvimento tecnoloacutegico de tubos de concreto

Para tal diversos estudos foram publicados com o intuito de melhorar o desempenho de tubos de

concreto a partir da reduccedilatildeo das limitaccedilotildees do concreto de consistecircncia seca como estabilidade

volumeacutetrica e capacidade de resistir agrave esforccedilos [34]

Nesse sentido nota-se que o uso de aditivos e adiccedilotildees pode gerar melhorias para o concreto

aplicado em tubos Entre os materiais com potencial de gerar melhor desempenho do concreto

aplicado em tubos recebem destaque os aditivos

Em concretos de consistecircncia seca os aditivos contribuem para melhorar algumas

propriedades como a hidrataccedilatildeo do cimento propriedades mecacircnicas preenchimento do molde e

aspecto final dos elementos Dessa forma eacute possiacutevel reduzir a porosidade aumentar a resistecircncia

mecacircnica e a produtividade da fabricaccedilatildeo a partir do uso de aditivos [8]

A melhoria de desempenho de um tubo de concreto poderaacute acarretar no amplo ganho de

qualidade no sistema final mediante o nuacutemero de repeticcedilotildees desses elementos Agrave vista disso nota-se

a relevacircncia de diminuir limitaccedilotildees de desempenho em relaccedilatildeo ao concreto aplicado em tubos

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 19

3 Caracterizaccedilatildeo de materiais

Neste capiacutetulo eacute apresentada a caracterizaccedilatildeo dos materiais empregados na produccedilatildeo de tubos

de concreto Os materiais analisados satildeo o cimento CP V ARI RS aditivo de oacutexido de caacutelcio

supercalcinado e agregados

31 Materiais

Os materiais selecionados para a campanha experimental estatildeo descritos na Tabela 2 O

aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado DRY D1 foi fornecido pela empresa Chimica Edile do

Brasil e os demais materiais foram providenciados pela empresa Fermix Tubos

Tabela 2 - Materiais selecionados para a realizaccedilatildeo da campanha experimental

Material Tipo Fornecedor

Cimento CP V ARI RS InterCement Ijaciacute

Agregado miuacutedo Areia artificial graniacutetica Embu - Mogi

Agregado grauacutedo Brita graniacutetica (B0 e B1) Pau Pedra

Aditivo compensador de retraccedilatildeo Oacutexido de caacutelcio supercalcinado (DRY D1) Chimica Edile do Brasil

Aacutegua Deionizada (para pastas e argamassas) e

potaacutevel (para concretos) USJT

O cimento e o DRY D1 foram armazenados em sacos plaacutesticos vedados e mantidos em local

reservado para evitar absorccedilatildeo de aacutegua e carbonataccedilatildeo [13] Os agregados foram previamente secos

em estufa na temperatura 105 ordmC ateacute a massa constante

32 Meacutetodos de caracterizaccedilatildeo

321 Cimento e aditivo

Massa especiacutefica

O cimento e o aditivo foram caracterizados pela determinaccedilatildeo de suas respectivas massas

especiacuteficas utilizando o frasco de Le Chatelier e querosene segundo a ABNT NBR 16605 [32]

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 20

Distribuiccedilatildeo do tamanho de partiacutecula

A distribuiccedilatildeo do tamanho de partiacutecula foi realizada por granulometria a laser em uma

suspensatildeo em etanol absoluto no equipamento Malvern Mastersizer V363 da Malvern Instruments

Difraccedilatildeo de raios-X

A composiccedilatildeo mineraloacutegica desses compostos foi determinada por difraccedilatildeo de raios-X

(DRX) O ensaio foi realizado em um difratocircmetro PANalytical XrsquoPert PRO MPD Alpha1 em

geometria de reflexatildeo Bragg-Brentano θ2θ equipado com um detector Pixel (comprimento ativo de

3347 ordm) e uma fenda divergente fixa de 05 o

Esse equipamento opera com radiaccedilatildeo CuKα1 filtrada por Ni (λ = 15418 Aring) na voltagem de

45 kV e corrente de 40 mA Os porta-amostras eram ciliacutendricos com diacircmetro de 16 mm e

profundidade de 25 mm Foram carregados por backloading e girados a 2 rps [33]

Os difratogramas foram obtidos de 4 o2θ a 80 o2θ com passo de 0013 o2θ e 100 spasso

Foram analisados quantitativamente pelo meacutetodo de Rietveld utilizando o programa XrsquoPert

HighScore Plus com os modelos estruturais apresentados na Tabela 3 O conteuacutedo de fases amorfas

foi determinado pelo meacutetodo do padratildeo externo [33] utilizando alumina em poacute (SRM 676a NIST)

como uma referecircncia padratildeo

Tabela 3 - Modelos estruturais utilizados para o refinamento de Rietveld para o ensaio de DRX

Fase Foacutermula Sistema cristalino Nuacutemero PDF Coacutedigo ICSD Referecircncia

Alita Ca3SiO5 Monocliacutenico 01-070-8632 94742 [34]

Belitam Ca2SiO4m Monocliacutenico 01-083-0460 79550 [35]

Belitao Ca2SiO4o Ortorrocircmbico 01-086-0399 81097 [36]

Aluminato de caacutelcio Ca3Al2O6c Cuacutebico 00-038-1429 1841 [37]

Aluminato de caacutelcio Ca3Al2O6o Ortorrocircmbico 00-032-0150 1880 [38]

Ferroaluminato de caacutelcio Ca2AlFeO5 Ortorrocircmbico 01-071-0667 9197 [39]

Gipsita CaSO42H2O Monocliacutenico 00-033-0311 151692 [40]

Sulfato de caacutelcio

hemidratado CaSO4middot05H2O Monoclinic 00-041-0224 380286 [41]

Anidrita CaSO4 Ortorrocircmbico 01-086-2270 40043 [42]

Calcita CaCO3 Romboeacutedrico 01-083-0577 79673 [43]

Dolomita CaMg(CO3)2 Trigonal 01-075-1761 31335 [44]

Oacutexido de caacutelcio CaO Cubic 00-043-1001 75785 [45]

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 21

Tabela 3 - Modelos estruturais utilizados para o refinamento de Rietveld para o ensaio de DRX (continuaccedilatildeo)

Fase Foacutermula Sistema cristalino Nuacutemero PDF Coacutedigo ICSD Referecircncia

Portlandita Ca(OH)2 Romboeacutedrico 01-072-0156 15741 [46]

Etringita Ca6Al2(SO4)3

(OH)1226H2O Hexagonal 00-041-1451 155395 [47]

Monosulfoaluminato

de caacutelcio

3CaOAl2O3

CaSO412H2O Romboeacutedrico - 24461 [48]

Hemicarboaluminato

de caacutelcio

Ca4Al2(OH)12

OH05CO34H2O Romboeacutedrico 00-041-0221 263124 [49]

Monocarboaluminato

de caacutelcio

Ca4Al2(OH)12

CO35H2O Tricliacutenico 01-087-0493 59327 [50]

Alumina (padratildeo) Al2O3 Romboeacutedrico 01-081-2267 73725 [51]

322 Agregados

Os agregados miuacutedo e grauacutedo foram caracterizados pela absorccedilatildeo de aacutegua respectivamente

conforme a ABNT NBR NM 30 [52] e ABNT NBR NM 53 [53] Aleacutem disso os agregados miuacutedo e

grauacutedo foram analisados pela determinaccedilatildeo da massa especiacutefica

33 Resultados e discussatildeo

331 Cimento e aditivo

Massa especiacutefica

A massa especiacutefica do cimento e do aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado foram 305 e

313 gcm3 respectivamente Os valores determinados estatildeo bastante proacuteximos de resultados

presentes na literatura [6] Dessa forma o valor da massa especiacutefica determinado para o aditivo se

enquadra no valor especificado pela norma ABNT NBR 11768-1 [17]

Distribuiccedilatildeo do tamanho de partiacutecula

As curvas de distribuiccedilatildeo do tamanho de partiacutecula determinadas por granulometria a laser do

cimento e do aditivo estatildeo apresentadas na Figura 9 A partir dessa anaacutelise foram obtidos os

resultados apresentados na Tabela 4 Observa-se que o cimento CP V ARI RS apresenta distribuiccedilatildeo

de tamanho de partiacutecula mais fina que o aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 22

Figura 9 - Curvas de distribuiccedilatildeo do tamanho de partiacutecula do cimento CP V ARI RS e aditivo

Tabela 4 - Diacircmetros das partiacuteculas de cimento e aditivo obtidos por granulometria a laser

Diacircmetro Cimento Aditivo

d10 (microm) 380 56

d50 (microm) 136 191

d90 (microm) 342 1080

Difraccedilatildeo de raios-X

As composiccedilotildees mineraloacutegicas do cimento e do aditivo estatildeo apresentadas na Tabela 5 e na

Tabela 6 respectivamente As fases encontradas no cimento CP V ARI RS estatildeo de acordo com a

literatura teacutecnica [2354] O aditivo apresentou quantidade de oacutexido de caacutelcio de 90 predominante

em relaccedilatildeo agrave outras composiccedilotildees como hidroacutexido de caacutelcio calcita e dolomita De acordo com esses

resultados o aditivo estaacute de acordo com o prescrito na norma ABNT NBR 11768-1 [17]

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 23

Tabela 5 - Composiccedilatildeo mineraloacutegica do cimento CP V ARI RS por DRX

Fase Quantidade ( em massa)

C3S 589

C2S 114

C3Ac 58

C3Ao 21

C4AF 79

Ca(OH)2 12

CaCO3 27

CaSO405H2O 68

CaSO4 17

SiO2 15

Soma total 1000

Tabela 6 - Composiccedilatildeo mineraloacutegica do aditivo por DRX

Fase Quantidade ( em massa)

CaO 905

MgO 03

Ca(OH)2 52

CaCO3 15

CaMg(CO3)2 26

Soma total 1000

332 Agregados

A absorccedilatildeo de aacutegua e a massa especiacutefica dos agregados miuacutedo e grauacutedo estatildeo apresentados na

Tabela 7 A caracterizaccedilatildeo dos agregados forneceu resultados que contribuem com a seleccedilatildeo de

materiais adequados para a produccedilatildeo de tubos de concreto e auxilia a reproduccedilatildeo da pesquisa

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 24

Tabela 7 - Anaacutelise de agregados

Item Agregado miuacutedo Agregado grauacutedo B0 Agregado grauacutedo B1

Absorccedilatildeo de aacutegua () 295 084 036

Massa especiacutefica (gcm3) 278 281 289

34 Conclusotildees do capiacutetulo

Neste capiacutetulo foram analisados os materiais empregados no estudo para a realizaccedilatildeo da

campanha experimental Os materiais analisados satildeo o cimento o aditivo de oacutexido de caacutelcio

supercalcinado e os agregados Para tal foram realizados os ensaios de massa especiacutefica distribuiccedilatildeo

do tamanho de partiacutecula e difraccedilatildeo de raios-X

A partir dos resultados de massa especiacutefica nota-se que o aditivo de oacutexido de caacutelcio

supercalcinado estaacute conforme os paracircmetros da ABNT NBR 11768-1 [17] e estudos anteriores [6]

Observa-se a partir das curvas de distribuiccedilatildeo do tamanho de partiacutecula que o cimento CP V ARI RS

apresenta distribuiccedilatildeo de tamanho de partiacutecula mais fina que o aditivo de oacutexido de caacutelcio

supercalcinado

Conforme a anaacutelise obtida do ensaio de difraccedilatildeo de raios-X observa-se que o aditivo

composto por oacutexido de caacutelcio supercalcinado estaacute de acordo com os paracircmetros da ABNT NBR

11768-1 [17] para aditivos compensadores de retraccedilatildeo tipo G Conforme o ensaio as fases

encontradas no cimento CP V ARI RS estatildeo conforme a bibliografia [2354]

A partir da anaacutelise dos agregados obteve-se resultados de absorccedilatildeo de aacutegua e massa especiacutefica

com o objetivo de fornecer paracircmetros para a seleccedilatildeo de agregados utilizados na produccedilatildeo de tubos

de concreto e facilitar a reproduccedilatildeo da pesquisa

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 25

4 Anaacutelise da influecircncia do aditivo na cineacutetica e nos mecanismos de hidrataccedilatildeo

No capiacutetulo em questatildeo eacute apresentado o procedimento experimental empregado para analisar

a influecircncia do aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado na cineacutetica e nos mecanismos de

hidrataccedilatildeo do CP V ARI RS Para tal satildeo analisados e discutidos os ensaios de calorimetria

isoteacutermica de DRX e de Microscopia Eletrocircnica de Varredura (MEV)

41 Materiais

Os materiais utilizados nessa parte da campanha experimental foram o cimento CP V ARI RS

o aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado e aacutegua deionizada conforme descrito no item

31

42 Dosagem e preparaccedilatildeo de pastas de cimento

As pastas foram produzidas com uma relaccedilatildeo aacuteguacimento (ac) fixa igual a 045 conforme

o usual para tubos de concreto Os teores de aditivo selecionados foram de 10 20 30 40 50 e 60

sobre a massa de cimento ( smc) conforme recomendaccedilatildeo do fabricante

Aleacutem disso para a relaccedilatildeo ac de 045 foi produzida uma pasta somente com o aditivo e aacutegua

bem como foi produzida uma pasta com o cimento e aacutegua consideradas como as amostras de

referecircncia para anaacutelise comparativa

Para a produccedilatildeo de cada amostra 200 g de pasta foram preparadas pela preacute-mistura de cimento

e aditivo seguido da adiccedilatildeo de aacutegua e homogeneizaccedilatildeo por 1 min usando um agitador IKA RW 20

acoplado a um eixo R1342 de 4 lacircminas a 1500 rpm

Apoacutes esse tempo o agitador foi desligado e as paredes internas do recipiente foram limpas

durante 30 s com uma espaacutetula Entatildeo a pasta foi homogeneizada novamente por 1 min a 1500 rpm

no agitador Concluiacutedo o processo de mistura a pasta foi destinada para o ensaio correspondente

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 26

43 Meacutetodos

431 Calorimetria isoteacutermica

Calorimetria isoteacutermica foi realizada a 23 ordmC durante 24 h com 87 g de pasta de cimento

utilizando um caloriacutemetro isoteacutermico TAMAir (TA Instruments) de 8 canais Esse ensaio foi

realizado para analisar a cineacutetica de hidrataccedilatildeo de pastas de cimento com diferentes teores de aditivo

As pastas analisadas foram a referecircncia (sem aditivo) e as pastas contendo 10 20 30 40

50 e 60 de aditivo sobre a massa de cimento Aleacutem disso foi feita uma pasta apenas contendo

aditivo e aacutegua na relaccedilatildeo 10 045 em massa para anaacutelise comparativa

432 DRX

A DRX foi utilizada para determinar a composiccedilatildeo das pastas de cimento com 24 h de

hidrataccedilatildeo utilizando o procedimento descrito no item 321 Foram utilizadas as pastas de cimento

produzidas com 3 e 5 de aditivo bem como a pasta de referecircncia sem aditivo A hidrataccedilatildeo das

pastas foi paralisada 24 h apoacutes sua preparaccedilatildeo pelo meacutetodo da troca de solvente [55] Esse meacutetodo

foi empregado porque natildeo afeta a estabilidade e a cristalinidade de aluminatos hidratados [55]

O procedimento de troca de solvente consiste em 6 passos primeiramente a pasta foi imersa

em isopropanol (razatildeo solventepasta igual a 10) por 1 h a -4 ordmC Em segundo lugar o solvente foi

substituiacutedo por um novo volume de isopropanol (razatildeo solventepasta igual a 10) e a pasta foi mantida

imersa por 1 h a -4 ordmC Em terceiro lugar o solvente foi substituiacutedo por um novo volume de

isopropanol (razatildeo solventepasta igual a 50) e a imersatildeo ocorreu por 24 h a -4 ordmC

Apoacutes essa etapa o isopropanol foi substituiacutedo por eacuteter dietiacutelico (razatildeo solventepasta igual a

25) e a pasta foi mantida imersa por 24 h a -4 ordmC Em seguida o solvente foi removido e a amostra

foi seca por 30 min a 40 ordmC Finalmente a pasta foi moiacuteda em moinho de aacutegata ateacute atingir tamanho

maacuteximo de partiacutecula igual a 63 microm

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 27

433 MEV

Microscopia Eletrocircnica de Varredura foi realizada para analisar a microestrutura das pastas

de cimento com aditivos na idade de 24 h Foram ensaiadas as mesmas amostras utilizadas para DRX

em idade especiacutefica Os ensaios foram executados em um microscoacutepio modelo Quanta FEG 650 na

voltagem de 20 kV A superfiacutecie analisada foi a de fratura recobertas com carbono A morfologia

dos hidratos precipitados foi avaliada por feixe de eleacutetrons secundaacuterios e sua composiccedilatildeo quiacutemica foi

avaliada por espectroscopia de raios-X por dispersatildeo de energia (EDS)

44 Resultados e discussatildeo

441 Calorimetria isoteacutermica

As curvas de fluxo de calor estatildeo apresentadas na Figura 10 e na Figura 11 Os pontos

caracteriacutesticos das curvas de fluxo de calor foram determinados seguindo o procedimento de Salvador

et al [56] e estatildeo na Tabela 8 As conclusotildees derivadas dessa anaacutelise estatildeo apresentadas

subsequentemente

Figura 10 - Curvas de fluxo de calor de pastas de 0 a 1 h para amostras de pastas cimentiacutecias e a pasta com 100

aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 28

Figura 11 - Curvas de fluxo de calor de pastas de 0 a 24 h para amostras de pastas cimentiacutecias e a pasta 100 aditivo

Tabela 8 - Anaacutelise das curvas de fluxo calor obtidas para amostras de pastas cimentiacutecias e a pasta com 100 aditivo de

oacutexido de caacutelcio supercalcinado

Pasta teor de

aditivo ( smc)

Periacuteodo de

induccedilatildeo (h)

Taxa de reaccedilatildeo

do pico principal

(mWgh)

Fluxo de calor

maacuteximo (mWg)

Energia liberada

no pico principal

(Jg)

Energia

liberada ateacute

24 h (Jg)

00 1396 105 574 3844 3170

10 1238 124 624 4024 3456

20 1257 113 616 4074 3437

30 1069 125 655 4202 3630

40 1115 121 643 4276 3594

50 983 131 699 4396 3833

60 974 129 705 4482 3872

Na Figura 10 observa-se que a reaccedilatildeo do aditivo com aacutegua gera um intenso pico de liberaccedilatildeo

de calor A hidrataccedilatildeo do oacutexido de caacutelcio gerando hidroacutexido de caacutelcio eacute potencialmente exoteacutermica

Essa reaccedilatildeo eacute raacutepida e termina aproximadamente 1 h apoacutes a mistura do aditivo com aacutegua Na Figura

11 eacute possiacutevel verificar que natildeo ocorrem reaccedilotildees quiacutemicas nessa pasta ateacute 24 h

A partir da anaacutelise das curvas de pastas de cimento com diferentes teores de aditivo na Figura

11 observa-se que a inclusatildeo do aditivo na pasta acelera a cineacutetica de reaccedilotildees de hidrataccedilatildeo Quanto

maior o teor de aditivo adicionado menor eacute o tempo de induccedilatildeo maior a velocidade de reaccedilatildeo maior

a intensidade do pico principal de hidrataccedilatildeo e maior a energia liberada pelos processos de hidrataccedilatildeo

Tal fato eacute devido agrave promoccedilatildeo da formaccedilatildeo e da precipitaccedilatildeo de C-S-H na matriz [6]

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 29

Tais fatos ocorrem porque a inclusatildeo de aditivos contendo caacutelcio e a adiccedilatildeo de hidroacutexido de

caacutelcio em sistemas cimentiacutecios contribuem para aumentar a concentraccedilatildeo do iacuteon Ca2+ em soluccedilatildeo

fazendo com que o meio liacutequido atinja a supersaturaccedilatildeo mais rapidamente [7]

Como o final do periacuteodo de induccedilatildeo e o iniacutecio do processo de aceleraccedilatildeo dependem da

supersaturaccedilatildeo da soluccedilatildeo com Ca2+ a inclusatildeo de aditivo acelera os processos de hidrataccedilatildeo [23]

Com isso eacute possiacutevel concluir que o aditivo acelera o endurecimento da pasta e pode conferir aumento

de resistecircncia mecacircnica da matriz cimentiacutecia Tais resultados estatildeo coerentes com os encontrados na

literatura [67]

Ainda a partir da anaacutelise da Figura 11 foram selecionadas as dosagens de aditivo de 30 e 50

sobre a massa de cimento que foram utilizadas nas etapas seguintes da campanha experimental

Esses teores receberam destaque pois satildeo valores intermediaacuterios que apresentaram resultados de taxa

de reaccedilatildeo do pico principal maiores em relaccedilatildeo aos demais teores adjacentes

442 DRX

A Tabela 9 apresenta a composiccedilatildeo mineraloacutegica obtidas a partir da anaacutelise de DRX para

pastas de cimento com 24 h de hidrataccedilatildeo As amostras analisadas foram sem aditivo e com 3 e 5

de aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado

Tabela 9 - Composiccedilatildeo mineraloacutegica de pastas de cimento obtidas por DRX para amostras de pastas cimentiacutecias sem

aditivo e pasta com 3 e 5 de aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado

Amostra 24 h Sem aditivo 3 de aditivo 5 de aditivo

Fase Quantidade ( em massa)

C3S 313 269 258

C2S 60 55 54

C3A 47 49 49

C4AF 31 36 36

CaCO3 59 58 58

Etringita 138 136 136

Ca(OH)2 151 183 178

Fases amorfas 199 213 231

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 30

A partir da anaacutelise de DRX nota-se que as amostras com aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio

supercalcinado possuem maior presenccedila de portlandita O emprego de 3 e 5 de aditivo aumentou

o teor de portlandita em relaccedilatildeo agrave pasta sem aditivo respectivamente de 212 e 179 Desse modo

observa-se que os resultados da anaacutelise de DRX estatildeo conforme observado na bibliografia pois a

reaccedilatildeo de hidrataccedilatildeo do aditivo eacute capaz de gerar portlandita [6]

Ao analisar os resultados do ensaio de DRX observa-se que as amostras com o aditivo

possuem maior teor de fases amorfas As amostras com 3 e 5 de aditivo apresentaram aumento

do teor de fases amorfas em relaccedilatildeo agrave pasta sem aditivo respectivamente de 70 e 161 Nota-se

que esse fato estaacute relacionado agrave presenccedila de C-S-H nas amostras e os resultados estatildeo conforme a

bibliografia pois a hidrataccedilatildeo do oacutexido de caacutelcio pode acelerar a precipitaccedilatildeo do gel de C-S-H em

matrizes cimentiacutecias [67]

443 MEV

As imagens obtidas por MEV das amostras sem o aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado

com 3 e 5 de aditivo satildeo mostradas na Figura 12b

A partir da comparaccedilatildeo entre a Figura 13a e Figura 13b nota-se que a amostra com 3 de

aditivo apresenta maior presenccedila de hidroacutexido de caacutelcio e gel de C-S-H Ainda em relaccedilatildeo agrave Figura

13a e Figura 13c observa-se maior presenccedila de gel de C-S-H na amostra com 5 de aditivo Desse

modo a partir da anaacutelise visual das Figuras nota-se que as pastas com aditivo de oacutexido de caacutelcio

supercalcinado podem apresentar maior presenccedila de gel de C-S-H como observado na literatura [14]

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 31

(a)

(b)

(c)

Figura 12 - Imagens obtidas por MEV de pastas cimentiacutecias para as amostras (a) sem aditivo (b) com 3 de aditivo e

(c) 5 de aditivo

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 32

(a)

(b)

(c)

Figura 13 - Imagens obtidas por MEV de pastas cimentiacutecias para as amostras (a) sem aditivo (b) com 3 de aditivo e

(c) 5 de aditivo

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 33

Dessa forma a anaacutelise dos resultados de MEV estaacute de acordo com o observado nos ensaios

anteriores principalmente em relaccedilatildeo agrave anaacutelise de calorimetria isoteacutermica na qual observou-se que os

aditivos baseados em oacutexido de caacutelcio satildeo capazes de gerar a aceleraccedilatildeo dos processos de hidrataccedilatildeo

e consequentemente a precipitaccedilatildeo de produtos de hidrataccedilatildeo como o gel de C-S-H [23] Aleacutem

disso essa anaacutelise estaacute conforme a bibliografia uma vez que a reaccedilatildeo de hidrataccedilatildeo do aditivo eacute capaz

de gerar hidroacutexido de caacutelcio [6]

45 Conclusotildees do capiacutetulo

Neste capiacutetulo foram analisadas amostras de pastas cimentiacutecias baseadas nos ensaios de

calorimetria isoteacutermica DRX e MEV O ensaio de calorimetria isoteacutermica analisou pastas cimentiacutecias

com o aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado nos teores de 10 20 30 40 50 e 60

sobre a massa de cimento Ainda o ensaio analisou uma amostra de pasta cimentiacutecia sem o aditivo e

uma pasta composta somente do aditivo

A partir dos resultados de calorimetria isoteacutermica observa-se que a reaccedilatildeo do aditivo com aacutegua

gera um intenso pico de liberaccedilatildeo de calor uma vez que a hidrataccedilatildeo do oacutexido de caacutelcio gerando

hidroacutexido de caacutelcio eacute potencialmente exoteacutermica Ainda observa-se que conforme ocorre o aumento

o teor do aditivo menor eacute o tempo de induccedilatildeo maior a velocidade de reaccedilatildeo maior a intensidade do

pico principal de hidrataccedilatildeo e maior a energia liberada pelos processos de hidrataccedilatildeo

As anaacutelises de DRX e MEV foram realizadas para as amostras de pastas sem aditivo e com

3 e 5 do aditivo Nota-se a partir da anaacutelise de DRX que o uso do aditivo aumentou o teor de

portlandita e de fases amorfas correspondentes ao teor de C-S-H conforme a bibliografia [67]

Observa-se na anaacutelise de MEV que o aditivo natildeo alterou de forma significativa a

microestrutura da pasta cimentiacutecia pois as amostras possuem deposiccedilatildeo de produto similares

Entretanto nota-se que a amostra com 3 de aditivo apresenta maior presenccedila de portlandita e gel

de C-S-H Aleacutem disso nota-se na amostra com 5 de aditivo maior presenccedila de gel de C-S-H

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 34

5 Caracterizaccedilatildeo da estabilidade dimensional de argamassas

Com o objetivo de caracterizar o aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado foi

realizado o ensaio de variaccedilatildeo dimensional Este ensaio eacute caracteriacutestico para aditivos compensadores

de retraccedilatildeo uma vez que permite determinar a influecircncia do aditivo na expansatildeo de matrizes

cimentiacutecias conforme determina a ABNT NBR 11768-1 [17]

51 Composiccedilatildeo e preparo de argamassas

A fim de permitir a moldagem dos corpos de prova para o ensaio de determinaccedilatildeo da variaccedilatildeo

dimensional a dosagem de concreto consistecircncia seca foi adaptada para uma argamassa de

consistecircncia plaacutestica Esta alteraccedilatildeo foi necessaacuteria pois os moldes do ensaio possuem pinos metaacutelicos

rosqueados em seu interior os quais natildeo podem sofrer os deslocamentos gerados durante o processo

de moldagem de concretos de consistecircncia seca

A adaptaccedilatildeo da dosagem de concreto para a argamassa foi realizada de forma experimental

mantendo-se fixa a quantidade de cimento e a relaccedilatildeo aacuteguacimento aplicada na dosagem do concreto

Por outro lado a quantidade de agregado miuacutedo foi reduzida em 234 e o agregado grauacutedo foi

retitado da dosagem com o objetivo de garantir uma argamassa de consistecircncia plaacutestica conforme

apresentado na Tabela 10 O aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado foi empregado nas dosagens

de 3 e 5 sobre a massa de cimento

Tabela 10 - Dosagem de materiais para produccedilatildeo de 1 m3 de argamassa

Material Tipo Dosagem (kgm3) Traccedilo unitaacuterio em massa

Cimento CP V ARI RS 3100 100

Agregado miuacutedo Areia artificial graniacutetica 86728 271

Aacutegua Potaacutevel 1457 047

As argamassas foram preparadas em argamassadeira orbital marca Perfecta Curitiba com

capacidade de 20 L com a preacute-mistura do cimento e do aditivo por 30 s a 136 rpm adiccedilatildeo e mistura

da aacutegua por 60 s a 281 rpm e adiccedilatildeo e mistura da areia por 90 s a 281 rpm

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 35

52 Meacutetodos

Imediatamente apoacutes a finalizaccedilatildeo da mistura corpos de prova prismaacuteticos 75 mm x 75 mm x

285 mm (largura x altura x comprimento) foram moldados segundo a norma ABNT NBR 16834 [57]

O processo de cura dos corpos de prova foi realizado conforme determinado por Nunes et al [15]

com o objetivo de simular a cura usual de tubos de concreto

Os autores propuseram a adaptaccedilatildeo da norma ASTM C 157 [19] que consiste na seguinte

metodologia imediatamente apoacutes a moldagem dos corpos de prova estes foram recobertos por papel

filme e colocados em cacircmara uacutemida depois de 1 dia os corpos de prova foram retirados da cacircmara

uacutemida e desformados

A primeira leitura da variaccedilatildeo dimensional foi realizada conforme o procedimento da norma

ABNT NBR 16834 [57] mantendo-se a posiccedilatildeo do corpo de prova de acordo com a indicaccedilatildeo de

seta como mostra a Tabela 14 Em seguida os corpos de prova foram mantidos na cacircmara seca ateacute a

leitura de 180 dias

Figura 14 - Aparato para determinaccedilatildeo para o ensaio de variaccedilatildeo dimensional A seta azul indica a posiccedilatildeo do corpo de

prova durante o ensaio

53 Resultados e discussatildeo

Os resultados obtidos na anaacutelise de variaccedilatildeo dimensional estatildeo apresentados na Figura 15

Observa-se que houve uma reduccedilatildeo da retraccedilatildeo nas amostras com aditivos em relaccedilatildeo agrave amostra

referecircncia sem aditivo Assim argamassas produzidas com o aditivo apresentaram maior estabilidade

volumeacutetrica quando comparadas agraves argamassas referecircncia

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 36

Figura 15 - Resultados de variaccedilatildeo dimensional por idade de argamassas para amostras sem aditivo com 3 de aditivo

e 5 de aditivo

A amostra referecircncia apresentou variaccedilatildeo dimensional de -0089 A reduccedilatildeo de retraccedilatildeo aos

28 dias de idade de ensaio foi de 337 e 787 com o emprego de 3 e 5 de aditivo sobre a massa

de cimento com resultados de variaccedilatildeo dimensional respectivamente de -0086 e -0082

Desse modo para a amostra com 5 de aditivo a reduccedilatildeo de retraccedilatildeo aos 28 dias de idade eacute

maior que o miacutenimo de 5 determinado para caracterizar o aditivo compensador de retraccedilatildeo

conforme a ABNT NBR 11768-1 [17] para aditivos compensadores de retraccedilatildeo tipo G

Observa-se que a maior reduccedilatildeo do valor de variaccedilatildeo dimensional foi de 0008 para 7 dias

a partir da comparaccedilatildeo entre a argamassa referecircncia e a argamassa com 5 de aditivo A reduccedilatildeo de

variaccedilatildeo dimensional foi similar entre as leituras a partir de 7 dias

De acordo com o observado no item 42 a inclusatildeo do aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio

supercalcinado em matrizes cimentiacutecias aumenta a quantidade de portlandita disponiacutevel Os cristais

de portlandita exercem uma pressatildeo durante a sua formaccedilatildeo o que gera uma reaccedilatildeo expansiva Assim

o uso do aditivo compensa a retraccedilatildeo por secagem e a retraccedilatildeo autoacutegena da matriz cimentiacutecia

54 Conclusotildees do capiacutetulo

Neste capiacutetulo foi avaliada a variaccedilatildeo dimensional de amostras de argamassa sem aditivo e

com 3 e 5 de aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado Observa-se que nas amostras

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 37

com 3 e 5 de aditivo houve reduccedilatildeo de retraccedilatildeo aos 28 dias de idade respectivamente de 337 e

787 em relaccedilatildeo agrave amostra sem aditivo As amostras apresentaram comportamento similar ao longo

do ensaio realizado ateacute 180 dias

A amostra com 5 de aditivo apresentou reduccedilatildeo de retraccedilatildeo aos 28 dias em relaccedilatildeo agrave

amostra sem aditivo conforme determina a ABNT NBR 11768-1 [17] para aditivos compensadores

de retraccedilatildeo tipo G Desse modo nota-se que argamassas produzidas com o aditivo possuem maior

estabilidade volumeacutetrica

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 38

6 Produccedilatildeo de concreto em laboratoacuterio

Concretos foram produzidos em laboratoacuterio com o propoacutesito de avaliar a influecircncia do uso

do aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado nestas amostras Para tal foram realizados os ensaios de

resistecircncia agrave compressatildeo e absorccedilatildeo de aacutegua apoacutes imersatildeo e fervura e iacutendice de vazios As amostras

de concreto analisadas foram as contendo 3 e 5 de aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado

assim como a amostra sem aditivo

61 Composiccedilatildeo e preparo de concretos

A fim de analisar a aplicaccedilatildeo do aditivo compensador de retraccedilatildeo em tubos de concreto optou-

se por utilizar uma dosagem de concreto normalmente empregada para a fabricaccedilatildeo de tubos Esse

concreto caracteriza-se por uma consistecircncia seca pois os tubos satildeo moldados por vibro-compactaccedilatildeo

e os moldes satildeo removidos aproximadamente 5 min apoacutes sua moldagem

A dosagem de concreto utilizada estaacute descrita na Tabela 11 desenvolvida pela empresa

Fermix Tubos para fabricar tubos tipo PA-2 com reforccedilo de armadura metaacutelica Foram utilizados os

materiais descritos no capiacutetulo 3

Tabela 11 - Dosagem de materiais para produccedilatildeo de 1 m3 de concreto para fabricaccedilatildeo de tubos

Material Tipo Dosagem (kgm3) Traccedilo unitaacuterio em massa

Cimento CP V ARI RS 3100 100

Agregado miuacutedo Areia artificial graniacutetica 11315 365

Agregado grauacutedo Brita graniacutetica B0 2263 073

Agregado grauacutedo Brita graniacutetica B1 5301 171

Aacutegua Potaacutevel 1457 047

Observa-se que a dosagem de concreto em questatildeo possui relaccedilatildeo aacuteguacimento inferior agrave

050 conforme determina a ABNT NBR 8890 [9] para tubos destinados agrave redes de aacutegua pluvial Aleacutem

disso o traccedilo de concreto possui um teor de argamassa igual a 656 conforme meacutetodo do IPT

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 39

(1+teor de agregado miuacutedo por quilograma de cimento 1+ teor de agregado total por quilograma de

cimento) [3031]

O teor de argamassa utilizado eacute aproximadamente 20 superior ao teor em concretos

convencionais para garantir melhor acabamento superficial do tubo e o recobrimento adequado das

armaduras utilizadas para reforccedilo do elemento

Os concretos selecionados para anaacutelise foram o de referecircncia (sem aditivo) e contendo 3 e

5 de aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado sobre a massa de cimento Lotes de 25 L

foram produzidos em betoneira estacionaacuteria de 50 L eixo vertical e mistura forccedilada conforme

determina a ABNT NBR 12821 [58] O procedimento de mistura pode ser visto na Figura 16a

(a) (b) (c)

Figura 16 - Produccedilatildeo dos corpos de prova de concreto (a) mistura dos materiais na betoneira (b) preenchimento do

molde com 1 camada de concreto (c) aplicaccedilatildeo de energia com o soquete para compactaccedilatildeo do concreto

Imediatamente apoacutes a mistura do concreto foram moldados corpos de prova ciliacutendricos na

dimensatildeo de 100 mm de diacircmetro por 200 mm de altura A moldagem dos corpos de prova foi

realizada com o auxiacutelio de soquete metaacutelico dotado de guia para aplicaccedilatildeo de energia conforme

descreve a ABNT NBR 7182 [59]

O processo de moldagem dos corpos de prova estaacute apresentado nas Figura 16b e Figura 16c

Os corpos de prova foram desmoldados 24 h apoacutes a moldagem cobertos com lona plaacutestica e mantidos

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 40

no laboratoacuterio em condiccedilotildees de temperatura e umidade respectivamente de 23plusmn1 ordmC e 58plusmn2 de ateacute

a data de realizaccedilatildeo dos ensaios

62 Meacutetodos de ensaio para avaliaccedilatildeo de concretos

621 Resistecircncia agrave compressatildeo

O ensaio de resistecircncia agrave compressatildeo tem o intuito de verificar a influecircncia do uso do aditivo

na resistecircncia mecacircnica de concretos O ensaio foi realizado com 3 corpos de prova ciliacutendricos de

100 mm de diacircmetro e 200 mm de altura retificados nas idades de 1 3 e 28 dias Foi utilizada uma

prensa universal TONI PACT 3000 de 100 tf A velocidade de aplicaccedilatildeo de pressatildeo foi igual a 045

MPas seguindo as recomendaccedilotildees da ABNT NBR 5739 [60]

622 Absorccedilatildeo apoacutes imersatildeo e fervura e iacutendice de vazios

O ensaio tem o intuito de verificar a influecircncia do aditivo na porosidade acessiacutevel agrave aacutegua da

matriz Este foi realizado com 3 corpos de prova ciliacutendricos de 100 mm de diacircmetro e 200 mm de

altura para a idade de 28 dias seguindo a ABNT NBR 9778 [61]

Os corpos de prova foram imersos em aacutegua por 3 dias e sua massa saturada foi determinada

Entatildeo foram secos a 60 oC por 3 dias e sua massa seca foi medida A absorccedilatildeo de aacutegua foi calculada

pela diferenccedila entre a massa saturada e seca em valores porcentuais em relaccedilatildeo agrave massa seca

63 Resultados e discussatildeo

631 Resistecircncia agrave compressatildeo

A Tabela 12 resume os resultados meacutedios de resistecircncia agrave compressatildeo dos concretos com o

desvio padratildeo e anaacutelise de variacircncia ldquoAnovardquo de cada medida Observa-se clara influecircncia do aditivo

compensador de retraccedilatildeo no aumento de resistecircncia mecacircnica do concreto em relaccedilatildeo agrave referecircncia

A amostra com 5 de aditivo apresentou maior resistecircncia agrave compressatildeo em todas as idades

analisadas

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 41

A partir da anaacutelise da Tabela 12 em relaccedilatildeo agrave Anova com uma confiabilidade de 95 obteve-

se o valor de ldquoprdquo inferior a 005 (5) para as amostras nas idades de ensaio de 1 3 e 28 dias Assim

observa-se que a diferenccedila entre as amostras referecircncia com 30 de aditivo e com 50 de aditivo

satildeo estatisticamente significativas para as trecircs idades de ensaio analisadas

Tabela 12 - Resultados meacutedios de resistecircncia agrave compressatildeo nas diferentes idades

Amostra fcm1 (MPa) fcm3 (MPa) fcm28 (MPa)

Sem aditivo 119 plusmn 056 149 plusmn 015 181 plusmn 078

30 de aditivo 130 plusmn 040 187 plusmn 051 197 plusmn 064

50 de aditivo 140 plusmn 050 196 plusmn 035 209 plusmn 028

Anova 00057 00019 00306

p

Concretos produzidos com o aditivo apresentaram maiores resistecircncias agrave compressatildeo que o

concreto referecircncia em todas as idades analisadas Empregando 3 de aditivo a resistecircncia agrave

compressatildeo aumenta 92 255 e 88 nas idades de 1 3 e 28 dias respectivamente Concretos

produzidos com 5 do aditivo apresentaram valores de resistecircncia a compressatildeo 177 315 e 157

superiores ao concreto referecircncia nas idades de 1 3 e 28 dias respectivamente

Conforme observado nos resultados de calorimetria isoteacutermica o aditivo compensador de

retraccedilatildeo contribui para acelerar a cineacutetica de hidrataccedilatildeo do cimento o que eacute capaz de aumentar o

preenchimento dos poros da matriz cimentiacutecia Assim essa aceleraccedilatildeo contribui para aumentar a

velocidade de formaccedilatildeo e precipitaccedilatildeo de C-S-H na matriz Com isso o emprego do aditivo promove

aumento na resistecircncia agrave compressatildeo do concreto

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 42

632 Absorccedilatildeo apoacutes imersatildeo e fervura e iacutendice de vazios

Os resultados obtidos de absorccedilatildeo de aacutegua e iacutendice de vazios por imersatildeo e fervura para

concretos na idade de 28 dias estatildeo apresentados na Figura 17 com o desvio padratildeo de cada resultado

Concretos produzidos com 3 de aditivo apresentaram valores de absorccedilatildeo de aacutegua e iacutendice de vazios

51 e 67 inferiores em relaccedilatildeo agrave amostra sem aditivo Empregando 5 do aditivo a absorccedilatildeo de

aacutegua e iacutendice de vazios diminuiacuteram 80 e 90 respectivamente

Figura 17 - Resultados meacutedios de absorccedilatildeo de aacutegua e iacutendice de vazios por imersatildeo e fervura obtidos de amostras sem

aditivo com 3 de aditivo e 5 de aditivo

Os resultados do ensaio de absorccedilatildeo de aacutegua e iacutendice de vazios por imersatildeo e fervura estatildeo

de acordo com o observado nos resultados de calorimetria isoteacutermica e resistecircncias agrave compressatildeo

pois o uso do aditivo promove o preenchimento dos poros de elementos cimentiacutecios

64 Conclusotildees do capiacutetulo

Neste capiacutetulo foram analisadas amostras de concreto produzidas em laboratoacuterio para os

ensaios de resistecircncia agrave compressatildeo e absorccedilatildeo de aacutegua apoacutes imersatildeo e fervura e iacutendice de vazios As

amostras de concreto analisadas foram as contendo 3 e 5 de aditivo de oacutexido de caacutelcio

supercalcinado comparadas em relaccedilatildeo agrave amostra sem aditivo

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 43

Concretos produzidos com 3 de aditivo apresentaram ganho de resistecircncia agrave compressatildeo de

92 255 e 88 nas idades de 1 3 e 28 dias respectivamente A amostra com 5 de aditivo

apresentou aumento de valores de resistecircncia agrave compressatildeo de 177 315 e 157 nas idades de 1 3

e 28 dias respectivamente em relaccedilatildeo agrave amostra sem aditivo

A anaacutelise ldquoAnovardquo foi aplicada entre as amostras e comprovou a significacircncia dos resultados

para as trecircs idades de ensaio analisadas

Os resultados obtidos a partir do ensaio de absorccedilatildeo de aacutegua e iacutendice de vazios por imersatildeo e

fervura apresentam valores menores para as amostras com o aditivo em relaccedilatildeo agrave amostra sem

aditivo Entretanto os resultados obtidos natildeo possuem diferenccedila significativa entre as amostras

analisadas o que prejudica a anaacutelise da influecircncia do aditivo nas propriedades fiacutesicas do concreto

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 44

7 Produccedilatildeo de tubos de concreto

Neste capiacutetulo eacute apresentado o processo de produccedilatildeo de tubos de concreto com o objetivo de

analisar a influecircncia do aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado nas propriedades fiacutesicas e

mecacircnicas desses elementos Os resultados do estudo compreendem tubos utilizados em redes de

aacutegua pluviais e esgoto sanitaacuterio Para tal satildeo analisados e discutidos os ensaios de compressatildeo

diametral e absorccedilatildeo de aacutegua por imersatildeo e fervura

71 Composiccedilatildeo de tubos de concreto

Os materiais aplicados nessa parte da campanha experimental estatildeo descritos na Tabela 2 e

no item 31 A dosagem utilizada para a produccedilatildeo de tubos de concreto foi fornecida pela empresa

Fermix Tubos para fabricar tubos tipo PA-2 com reforccedilo de armadura metaacutelica conforme descrito na

Tabela 11 e no item 61 Optou-se pela produccedilatildeo dessa categoria de tubos pois satildeo amplamente

utilizados no Brasil

Para a produccedilatildeo de tubos de concreto foram usadas as dosagens de amostras sem aditivo e

com 3 e 5 de aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado Assim foram produzidas trecircs

misturas diferentes conforme a amostra com trecircs tubos de concreto para cada amostra

72 Descriccedilatildeo dos tubos

Os tubos de concreto produzidos nesse estudo tinham diacircmetro nominal de 1000 mm como

ilustra a Figura 18 O diacircmetro nominal de 1000 mm foi selecionado com o objetivo de facilitar o

processo de produccedilatildeo uma vez que a faacutebrica manteacutem o conjunto de peccedilas e de armaduras disponiacuteveis

para este diacircmetro devido sua ampla utilizaccedilatildeo O volume estimado de cada tubo de concreto eacute de

05292 m3

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 45

Figura 18 - Principais dimensotildees (em mm) de tubos de concreto PA2 produzidos

Estudos com tubos de concreto com diacircmetro nominal de 1000 mm satildeo encontrados na

bibliografia [3] Os tubos satildeo classificados como PA2 a partir da classe de resistecircncia destinados

para atender o transporte de aacuteguas pluviais conforme a norma ABNT NBR 8890 [9] O reforccedilo

estrutural com armadura foi idecircntico para todos os tubos produzidos conforme o modelo padratildeo da

faacutebrica para tubos PA2 A composiccedilatildeo deste reforccedilo foi determinada conforme a ABNT NBR 8890

[9]

Aleacutem disso para manter o padratildeo de produccedilatildeo os tubos foram moldados a partir do

procedimento de produccedilatildeo da faacutebrica Dessa forma os materiais foram provenientes da mesma fonte

os tubos foram moldados no mesmo dia de forma subsequente e a partir dos mesmos equipamentos

e matildeo de obra Os materiais e dosagens empregados satildeo conforme o descrito no item 61

73 Processo de produccedilatildeo de tubos de concreto

Em primeiro lugar o accedilo foi cortado e a armadura foi previamente montada na Fermix Tubos

por uma equipe especializada Posteriormente a armadura foi fixada no interior do molde do tubo de

concreto com o auxiacutelio de um anel como mostra a Figura 19a Em seguida o conjunto (molde e

armadura) foi transportado para o interior da maacutequina de vibro-compressatildeo com o auxiacutelio do sistema

de pontes rolantes como apresenta a Figura 19b

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 46

(a) (b)

Figura 19 - Montagem do conjunto molde e armadura para fabricaccedilatildeo de tubos de concreto (a) fixaccedilatildeo da armadura no

molde (b) transporte do conjunto para a maacutequina de vibro-compressatildeo

Apoacutes o posicionamento correto do molde foi iniciada a produccedilatildeo de concreto Para tal foi

utilizada a maacutequina disponiacutevel na faacutebrica do modelo VRF e marca Menegotti A primeira etapa do

processo automaacutetico de produccedilatildeo do concreto consiste no lanccedilamento do cimento no misturador

como mostra a Figura 20

Figura 20 - Lanccedilamento do cimento no misturador para a produccedilatildeo do concreto para tubos

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 47

A segunda etapa do processo consiste no lanccedilamento de agregados no misturador a partir da

esteira como apresenta a Figura 21a O processo de mistura dos materiais foi de 150 s para a

produccedilatildeo de 1 m3 de concreto Previamente o aditivo compensador de retraccedilatildeo foi pesado

manualmente a partir de balanccedila eletrocircnica portaacutetil e foi colocado no misturador por um operador

no iniacutecio da mistura como mostra a Figura 21b

(a) (b)

Figura 21 - Processo de produccedilatildeo do concreto para tubos (a) transporte de agregados na esteira (b) lanccedilamento direto

do aditivo no misturador

Em seguida o concreto foi lanccedilado diretamente no equipamento de vibro-compressatildeo a partir

de esteiras automaacuteticas como apresenta a Figura 22a Por fim o procedimento de compactaccedilatildeo da

ponta do tubo de concreto apoacutes o preenchimento total do molde foi realizado a partir de anel

giratoacuterio Apoacutes a compactaccedilatildeo do concreto o conjunto (tubo de concreto no interior do molde) foi

imediatamente transportado para o piso para a retirada do molde com o auxiacutelio do sistema de pontes

rolantes como mostram as Figura 22b e Figura 22c

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 48

(a) (b) (c)

Figura 22 - Processo de moldagem do tubo de concreto (a) lanccedilamento do concreto no molde metaacutelico (b) e (c)

retirada do molde do tubo

Observou-se que durante o processo de produccedilatildeo dos tubos com 3 de aditivo a consistecircncia

do concreto desses tubos foi similar em relaccedilatildeo aos tubos sem aditivo Por outro lado observou-se

que o processo de produccedilatildeo dos tubos com 5 de aditivo apresentou um concreto mais consistente

durante a moldagem em relaccedilatildeo ao tubo de referecircncia

Dessa forma foi possiacutevel a moldagem de todos os tubos sem a adiccedilatildeo de aacutegua em relaccedilatildeo agrave

dosagem prevista O uso da mesma dosagem para todos os tubos permite comparar de forma efetiva

o efeito do aditivo nas amostras em questatildeo

Apoacutes a retirada dos moldes os tubos receberam acabamento final realizado por um operador

com o uso de desempenadeira e broxa plaacutesticas como mostra a Figura 23a Assim o tubo de concreto

foi coberto com lona plaacutestica por dois dias para evitar a perda de aacutegua como mostra a Figura 23b

Os tubos foram mantidos em local coberto e expostos ao ar ateacute a realizaccedilatildeo dos ensaios

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 49

(a) (b)

Figura 23 - Produccedilatildeo de tubos de concreto (a) acabamento final com auxiacutelio de desempenadeira e (b) cobertura do tubo

com lona plaacutestica apoacutes o acabamento

74 Meacutetodos

741 Compressatildeo diametral

A anaacutelise de compressatildeo diametral permite determinar a influecircncia do aditivo nas

propriedades mecacircnicas dos tubos de concreto de acordo com a ABNT NBR 8890 [9] O ensaio de

compressatildeo diametral foi realizado na Fermix Tubos a partir do meacutetodo de trecircs cutelos com a maacutequina

da marca Kratus e com ceacutelula de carga de 60 ton A velocidade de aplicaccedilatildeo de carga durante o ensaio

foi igual a 20 kNmin como recomenda a ABNT NBR 8890 [9]

Neste meacutetodo de ensaio o tubo de concreto foi apoiado em dois cutelos de madeira inferiores

separados em 20 cm e um cutelo de madeira superior centralizado acoplado ao equipamento

articulado O deslocamento vertical foi medido no ensaio conforme o deslocamento do pistatildeo como

mostra a Figura 24a e Figura 24b

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 50

(a) (b)

Figura 24 - Ensaio de compressatildeo diametral para tubo de concreto (a) tubo posicionado na maacutequina de ensaio com

painel de controle e (b) destaque para o apoio de trecircs cutelos

742 Absorccedilatildeo apoacutes imersatildeo e fervura e iacutendice de vazios

A influecircncia do aditivo nos tubos de concreto foi determinada conforme a ABNT NBR 9778

[61] Para tal foram extraiacutedos 3 testemunhos de cada conjunto de tubos de concreto em torno de 1

kg cada como determina a ABNT NBR 8890 [9] Os corpos de prova foram analisados em relaccedilatildeo agrave

absorccedilatildeo de aacutegua e iacutendice de vazios apoacutes saturaccedilatildeo e fervura conforme descrito no item 622

75 Resultados

751 Compressatildeo diametral

A Figura 25a apresenta os resultados de compressatildeo diametral individuais de trecircs tubos de

concreto para a amostra sem aditivo Observa-se que os trecircs tubos apresentaram comportamento

diferente ao longo de todo deslocamento principalmente os tubos ldquosem aditivo 2rdquo e ldquosem aditivo 3rdquo

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 51

(a)

(b)

(c)

Figura 25 - Resultados de compressatildeo diametral de trecircs tubos de concreto (a) amostra sem aditivo (b) amostra com 3

de aditivo e (c) amostra com 5 de aditivo

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 52

Aleacutem disso nota-se na Figura 25a que apoacutes a carga de pico os tubos apresentaram reduccedilatildeo

na capacidade de resistecircncia ateacute o deslocamento de 75 mm aproximadamente Esse fato ocorre

devido o posicionamento central da armadura metaacutelica em relaccedilatildeo agrave espessura do tubo sendo

necessaacuterio que ocorra um niacutevel de abertura inicial de fissura para solicitar a armadura [4]

A Figura 25b mostra os resultados de compressatildeo diametral individuais de trecircs tubos de

concreto para a amostra com 3 de aditivo Nota-se que apoacutes a carga de pico os tubos apresentaram

reduccedilatildeo na capacidade de resistecircncia ateacute o deslocamento de 100 mm aproximadamente Assim

observa-se que a amostra com 3 de aditivo apresentou carga de pico para um deslocamento maior

em relaccedilatildeo agrave amostra sem aditivo

A Figura 25c apresenta os resultados de compressatildeo diametral individuais de trecircs tubos de

concreto para a amostra com 5 de aditivo Observa-se que apoacutes a carga de pico os tubos

apresentaram reduccedilatildeo na capacidade de resistecircncia ateacute o deslocamento aproximadamente de 100

mm Assim nota-se que a amostra com 5 de aditivo apresentou carga de pico para um deslocamento

maior em relaccedilatildeo agrave amostra sem aditivo

A Figura 26 mostra as curvas tiacutepicas das amostras de tubo sem aditivo com 3 e 5 de

aditivo conforme o ensaio de compressatildeo diametral A curva tiacutepica selecionada para cada amostra

foi a respectiva curva que apresentou comportamento intermediaacuterio entre os trecircs tubos ensaiados por

amostra Nota-se que as amostras de tubos com 3 de aditivo e 5 de aditivo apresentaram valores

de carga maiores em relaccedilatildeo ao tubo de concreto sem aditivo

Figura 26 - Comparaccedilatildeo de resultados de compressatildeo diametral de trecircs tubos de concreto entre as amostras sem aditivo

com 3 de aditivo e 5 de aditivo

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 53

Na Figura 26 observa-se que na regiatildeo de deslocamento entre 50 e 100 mm a carga de pico

foi maior para as amostras com aditivo com 3 e 5 de aditivo Tal fato ocorre porque esta regiatildeo

do graacutefico refere-se ao comportamento do concreto poacutes-fissuraccedilatildeo que foi alterado entre as amostras

a partir do uso de aditivos baseados em oacutexido de caacutelcio supercalcinado [4]

A Tabela 13 apresenta os valores de cargas de fissura obtidos a partir do ensaio de compressatildeo

diametral para cada amostra Observa-se que os tubos de concretos com 3 e 5 de aditivo

apresentaram crescimento de valores maacuteximos de cargas de fissura respectivamente de 293 e 260

em relaccedilatildeo ao concreto sem aditivo Aleacutem disso os tubos de concreto com 3 e 5 de aditivo

apresentaram valores superiores de cargas de fissura em relaccedilatildeo ao valor miacutenimo de 60 kNm

estabelecido na ABNT NBR 8890 [9] para o tipo de tubo em questatildeo

Tabela 13 - Resultados de carga de fissura a partir do ensaio de compressatildeo diametral

Amostra de

tubo

Carga de fissura

(kNm)

Carga de fissura

maacutexima (kNm)

Valor meacutedio (kNm)

(Desvio Padratildeo)

Coeficiente de

variaccedilatildeo ()

Sem aditivo

513

593 551 (402) 729 547

593

3 aditivo

660

767 696 (615) 885 767

660

5 aditivo

681

747 702 (385) 548 747

680

A Tabela 14 mostra os valores de cargas de ruptura obtidos no ensaio de compressatildeo diametral

para cada amostra Nota-se que os concretos com 3 e 5 de aditivo apresentaram respectivamente

valores maacuteximos de cargas de ruptura maiores de 138 e 58 em relaccedilatildeo ao concreto sem aditivo

Ainda as trecircs amostras apresentaram apenas um resultado de cada tubo ensaiado que apresentou

carga de ruptura maior que o limite de 90 kNm estabelecido na ABNT NBR 8890 [9]

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 54

Tabela 14 - Resultados de carga de ruptura a partir do ensaio de compressatildeo diametral

Amostra de

tubo

Carga de ruptura

(kNm)

Carga de ruptura

maacutexima (kNm)

Valor meacutedio (kNm)

(Desvio Padratildeo)

Coeficiente de

variaccedilatildeo ()

Sem aditivo

807

920 858 (575) 671 847

920

3 aditivo

887

1047 916 (1193) 1303 1047

813

5 aditivo

873

973 891 (749) 841 973

827

Conforme a bibliografia [34] nota-se que o ensaio de compressatildeo diametral pode apresentar

coeficientes de variaccedilatildeo consideraacuteveis entre os corpos de prova da mesma amostra como observado

em estudos de tubos de concreto reforccedilados com armaduras e fibras metaacutelicas

Em siacutentese tubos de concreto com o aditivo apresentaram maiores resistecircncias agraves cargas de

fissura e de ruptura no ensaio de compressatildeo diametral em relaccedilatildeo aos tubos sem aditivo Tal fato eacute

observado principalmente nos resultados de carga de fissura e na respectiva regiatildeo do graacutefico pois

esses valores estatildeo relacionados ao desempenho do concreto sem influecircncia da armadura

Assim como observado nos concretos produzidos em laboratoacuterio o aditivo baseado em oacutexido

de caacutelcio supercalcinado gerou aumento de resistecircncia nos tubos de concreto Tal fato contribui para

preencher os poros da matriz cimentiacutecia e promove o aumento da velocidade de formaccedilatildeo e

precipitaccedilatildeo de C-S-H na matriz Com isso eacute possiacutevel concluir que o emprego do aditivo promove

aumento de resistecircncia do concreto

752 Absorccedilatildeo apoacutes imersatildeo e fervura e iacutendice de vazios

Os resultados obtidos a partir dos ensaios de absorccedilatildeo de aacutegua e iacutendice de vazios por imersatildeo

e fervura para corpos de provas preparados a partir de testemunhos extraiacutedos de tubos de concreto

estatildeo apresentados na Figura 27 Concretos produzidos com 3 de aditivo apresentaram valores

menores de absorccedilatildeo de aacutegua e iacutendice de vazios de 068 e 076 respectivamente em relaccedilatildeo agrave

amostra sem aditivo O emprego de 5 do aditivo em tubos resultou na diminuiccedilatildeo da absorccedilatildeo de

aacutegua e iacutendice de vazios de 818 e 718 respectivamente

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 55

Figura 27 - Resultados meacutedios de absorccedilatildeo de aacutegua e iacutendice de vazios por imersatildeo e fervura de amostras de tubos de

concreto sem aditivo com 3 de aditivo e 5 de aditivo

Nota-se que as amostras extraiacutedas dos tubos com aditivo apresentaram menor absorccedilatildeo de

aacutegua e iacutendice de vazios em relaccedilatildeo a amostra sem aditivo Tambeacutem a diminuiccedilatildeo da absorccedilatildeo de

aacutegua e iacutendice de vazios gerada pelo uso do aditivo foi observada nos concretos produzidos em

laboratoacuterio uma vez que a aplicaccedilatildeo do aditivo promove o preenchimento dos poros de matrizes

cimentiacutecios Assim os resultados do ensaio estatildeo conforme o observado nos resultados de

calorimetria isoteacutermica e os ensaios realizados nos concretos produzidos em laboratoacuterio

Todavia estes resultados natildeo apresentaram diferenccedila expressiva o que dificulta a anaacutelise da

influecircncia do aditivo nesta propriedade Todas as amostras estatildeo conforme o limite de absorccedilatildeo de

8 determinado pela ABNT NBR 8890 [9]

76 Conclusotildees do capiacutetulo

Neste capiacutetulo foram avaliados os tubos de concreto produzidos com a amostra sem aditivo

e as amostras com 3 e 5 de aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado O estudo analisou

trecircs resultados do ensaio de compressatildeo diametral por amostra A partir dessas amostras foram

extraiacutedos corpos de prova para realizar o ensaio de absorccedilatildeo apoacutes imersatildeo e fervura e iacutendice de vazios

Os resultados obtidos no ensaio de compressatildeo diametral apresentaram comportamento similar ao

longo de todo deslocamento para cada amostra

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 56

A partir dos resultados graacuteficos do ensaio de compressatildeo diametral observa-se que apoacutes a

carga de pico as amostras sem aditivo apresentaram reduccedilatildeo na capacidade de resistecircncia ateacute o

deslocamento aproximadamente de 75 mm Por outro lado as amostras com 3 e 5 de aditivo

apresentaram reduccedilatildeo na capacidade de resistecircncia ateacute o deslocamento aproximadamente de 100

mm Assim nota-se que as amostras com aditivo apresentaram carga de pico para um deslocamento

maior em relaccedilatildeo agrave amostra sem aditivo

Aleacutem disso nos resultados graacuteficos do ensaio nota-se na regiatildeo de deslocamento entre 50 e

100 mm que a carga de pico foi significativamente maior para as amostras com aditivo com 3 e 5

de aditivo em relaccedilatildeo agrave amostra referecircncia Esta regiatildeo do graacutefico refere-se ao comportamento de

poacutes-fissuraccedilatildeo do concreto o que mostra a influecircncia do aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio

supercalcinado no comportamento de tubos de concreto [4]

A partir dos valores obtidos no ensaio de compressatildeo diametral nota-se que as amostras com

3 e 5 de aditivo apresentaram valores maacuteximos de cargas de fissura maiores respectivamente em

relaccedilatildeo ao concreto sem aditivo de 293 e 260 Ademais as amostras com o aditivo possuem

valores superiores de cargas de fissura conforme determina a ABNT NBR 8890 [9] para tubos PA2

Em relaccedilatildeo aos resultados obtidos a partir dos ensaios de absorccedilatildeo de aacutegua e iacutendice de vazios por

imersatildeo e fervura nota-se que as amostras com aditivo apresentaram valores menores em relaccedilatildeo agrave

amostra sem aditivo Contudo os resultados obtidos no ensaio natildeo apresentaram diferenccedila relevante

entre as amostras o que impede a anaacutelise da influecircncia do aditivo nas propriedades fiacutesicas de tubos

de concreto

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 57

8 Procedimento de fabricaccedilatildeo cura e utilizaccedilatildeo de tubos de concreto com

oacutexido de caacutelcio supercalcinado

Para a produccedilatildeo de tubos de concreto eacute fundamental selecionar materiais adequados

conforme ensaios de laboratoacuterio para a caracterizaccedilatildeo dos materiais e normas teacutecnicas pertinentes

Dessa forma com o desenvolvimento da tecnologia dos materiais aleacutem da aplicaccedilatildeo de materiais

convencionais para a produccedilatildeo de concreto satildeo aplicados adiccedilotildees e aditivos

A norma ABNT NBR 11768-1 [17] determina a anaacutelise de requisitos gerais para aditivos

usuais no Brasil Desse modo a norma relaciona a propriedade do aditivo com os respectivos meacutetodos

de ensaio e requisitos Em relaccedilatildeo ao aditivo composto por oacutexido de caacutelcio supercalcinado eacute

pertinente analisar as propriedades de homogeneidade do material e a uniformidade de sua cor Ainda

os requisitos especiacuteficos para aditivos compensadores de retraccedilatildeo satildeo determinados na ABNT NBR

11768-1 [17] conforme a caracterizaccedilatildeo de aditivos com aspecto de poacute

Eacute fundamental compor a amostragem de aditivos em poacute Para aditivos comercializados em

recipientes como tambores e contecircineres eacute necessaacuterio destacar nestes as respectivas identificaccedilotildees e

informaccedilotildees do aditivo Por outro lado para aditivos comercializados a granel eacute fundamental a

transmissatildeo das identificaccedilotildees e informaccedilotildees no momento do despacho

Aleacutem disso a norma ABNT NBR 8890 [9] determina que aditivos para concreto de tubos

devem ser armazenados em locais apropriados Assim estes locais devem proteger os aditivos de

intempeacuteries umidade e calor e eacute necessaacuterio respeitar o prazo de validade desses materiais

Apoacutes a seleccedilatildeo dos materiais eacute necessaacuterio realizar a dosagem do concreto Para tal satildeo

determinadas as proporccedilotildees de materiais mais adequadas Neste estudo a dosagem de concreto

aplicada foi a usual da faacutebrica para produccedilatildeo de tubos PA2 Vale ressaltar que o aditivo eacute adicionado

ou seja natildeo eacute necessaacuteria a substituiccedilatildeo parcial sobre a massa de cimento ou agregado miuacutedo o que

facilita a dosagem de concreto

Propotildeem-se que o estudo de dosagem contemple a umidade oacutetima do concreto com o aditivo

Desse modo a partir da umidade oacutetima eacute possiacutevel obter a quantidade de aacutegua adequada para a

consistecircncia ideal do concreto o que permite melhor desempenho do tubo No estudo realizado a

quantidade de aacutegua foi a mesma para todas as amostras com o objetivo de comparar as amostras a

partir da uacutenica variaacutevel de uso do aditivo

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 58

Para a produccedilatildeo de tubos de concreto armado eacute necessaacuteria a montagem preacutevia do reforccedilo de

accedilo o que usualmente eacute produzido na proacutepria faacutebrica de tubos como mostra a Figura 28a Apoacutes a

produccedilatildeo do reforccedilo de accedilo eacute necessaacuterio posicionaacute-lo no interior do molde o que possibilita o

transporte do conjunto para o interior da maacutequina de vibraccedilatildeo conforme a Figura 28b Deve-se

posicionar a armadura para que o seu cobrimento miacutenimo no tubo seja respeitado

(a) (b)

Figura 28 - Etapas preacutevias para a produccedilatildeo de tubos de concreto (a) montagem do reforccedilo de accedilo (b) fixaccedilatildeo do

reforccedilo de accedilo no molde

No estudo em questatildeo foi realizada a produccedilatildeo de tubos de concreto PA2 com o aditivo

baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado Para tal o processo de produccedilatildeo do concreto foi realizado

a partir da mistura automaacutetica dos materiais no misturador conforme o padratildeo da faacutebrica Durante a

mistura do concreto o aditivo anteriormente pesado de forma manual foi colocado no misturador por

um operador como mostra a Figura 29

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 59

Figura 29 - Lanccedilamento manual do aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado no misturador para a produccedilatildeo de tubos de

concreto

Contudo para uma operaccedilatildeo em larga escala este meacutetodo de produccedilatildeo pode causar erros e

atrasar o processo de produccedilatildeo principalmente devido ao trabalho manual Dessa forma propotildee-se

que o aditivo seja armazenado e dosado de acordo com o procedimento usual do cimento aplicado na

fabricaccedilatildeo de tubos de concreto uma vez que ambos os materiais possuem aspecto de poacute

Eacute proposto na literatura que o cimento utilizado na produccedilatildeo de tubos de concreto deve ser

armazenado em silos metaacutelicos a granel o que facilita a dosagem por massa Ainda recomenda-se

realizar a dosagem gravitacional bem como posicionar o dosador gravitacional sobre o misturador

a fim de garantir a descarga integral dos materiais conforme a Figura 30 [29]

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 60

Figura 30 - Silo de cimento gravitacional posicionado sobre o misturador para a fabricaccedilatildeo de tubos de concreto

No caso da impossibilidade de utilizar o misturador por gravidade eacute recomendado aplicar

transportadores helicoidais Sobretudo para plantas nas quais o silo de cimento estaacute posicionado em

niacutevel diferente do misturador [29]

Em seguida a mistura do concreto este eacute lanccedilado diretamente no molde previamente acoplado

na maacutequina de vibraccedilatildeo O modo de lanccedilamento depende do layout especiacutefico da faacutebrica como eacute

funccedilatildeo do nuacutemero de moldes que recebem o concreto e tipo de misturador Este transporte entre a

unidade dosadora e o local do sistema produtivo pode ser realizado por vagonetas skip ou esteiras

transportadoras A partir da fabricaccedilatildeo de tubos de concreto com aditivo observou-se que o transporte

deste concreto ateacute o molde deve ser realizado conforme o procedimento usual da faacutebrica a partir do

uso de esteiras rolantes como mostra a Figura 31

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 61

Figura 31 - Transporte do concreto do misturador para o molde na maacutequina de vibro-compressatildeo a partir do uso de

esteiras rolantes

Posteriormente a moldagem do tubo estes devem ser retirados da maacutequina e posicionados na

aacuterea destinada para a cura na posiccedilatildeo vertical como determina a ABNT NBR 8890 [9] Apoacutes a cura

os tubos devem ser transportados para a aacuterea de estocagem Este processo natildeo difere para os tubos

produzidos com o aditivo

A cura por proteccedilatildeo superficial eacute a cura inicial usualmente aplicada para tubos de concreto

A partir da produccedilatildeo de tubos de concreto com o aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado

produzidos neste estudo observou-se que o procedimento convencional de cura pode ser aplicado

para tubos com aditivo conforme a Figura 32 Assim o procedimento convencional de acabamento

das superfiacutecies internas e externas pode ser aplicado para os tubos produzidos com aditivo

Figura 32 - Processo de cura de tubos de concreto com cobertura de lona plaacutestica apoacutes o acabamento

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 62

81 Conclusotildees do capiacutetulo

Neste capiacutetulo foi analisado o procedimento de fabricaccedilatildeo cura e utilizaccedilatildeo de tubos de

concreto com oacutexido de caacutelcio supercalcinado a partir de estudos e normas teacutecnicas pertinentes assim

como as observaccedilotildees realizadas durante a produccedilatildeo de tubos de concreto com o aditivo na faacutebrica

As normas ABNT NBR 11768-1 [17] e ABNT NBR 8890 [9] especificam diretrizes para a

anaacutelise amostragem e armazenamento de aditivos com aspecto de poacute Esses requisitos devem ser

aplicados para o uso do aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado para a produccedilatildeo de tubos de

concreto

A dosagem de concreto utilizada no estudo foi a usual da faacutebrica para produccedilatildeo de tubos PA2

para o concreto sem o aditivo Para amostras com 3 e 5 de aditivo de oacutexido de caacutelcio

supercalcinado a dosagem de concreto natildeo sofreu alteraccedilotildees da quantidade de aacutegua ou substituiccedilatildeo

parcial de outros materiais

Do mesmo modo o reforccedilo de accedilo foi o habitual da faacutebrica para produccedilatildeo de tubos PA2 para

as amostras sem aditivo e com o aditivo Com o conjunto do reforccedilo de accedilo posicionado no molde no

interior da maacutequina de vibraccedilatildeo foi possiacutevel iniciar a mistura do concreto A produccedilatildeo das amostras

com o aditivo difere em relaccedilatildeo a inclusatildeo do aditivo de maneira manual Para tal o aditivo foi pesado

em balanccedila e colocado no misturador por um operador

Incluir uma etapa manual no processo de produccedilatildeo de tubos pode ser inviaacutevel para uma

operaccedilatildeo em larga escala Assim propotildee-se que o aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado seja

armazenado e dosado conforme o procedimento atual da faacutebrica aplicado para o cimento Os demais

processos de produccedilatildeo dos tubos cura e armazenamentos natildeo apresentaram diferenccedilas para os tubos

com o aditivo

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 63

9 Conclusotildees

A massa especiacutefica do aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado estaacute de acordo com estudos

anteriores [6] e conforme os paracircmetros da ABNT NBR 11768-1 [17] O aditivo apresentou

composiccedilatildeo mineraloacutegica conforme as diretrizes da ABNT NBR 11768-1 [17]

A inclusatildeo do aditivo em pasta cimentiacutecia acelera a cineacutetica de reaccedilotildees de hidrataccedilatildeo do

cimento uma vez que o aditivo eacute capaz de gerar aumento da concentraccedilatildeo do iacuteon Ca2+ que acelera o

periacuteodo de induccedilatildeo

O aditivo natildeo alterou de forma expressiva a composiccedilatildeo mineraloacutegica de pastas cimentiacutecias

Contudo observou-se maior presenccedila de hidroacutexido de caacutelcio e C-S-H nas amostras com o aditivo A

amostra com 5 de aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado foi caracterizada conforme a

determinaccedilatildeo da ABNT NBR 11768-1 [17] para aditivos compensadores de retraccedilatildeo tipo G

Concretos produzidos em laboratoacuterio com o aditivo apresentaram aumento de resistecircncia agrave

compressatildeo conforme o observou-se o aumento da velocidade de formaccedilatildeo e precipitaccedilatildeo de C-S-H

na matriz Todavia a anaacutelise das propriedades fiacutesicas de concretos natildeo apresentaram diferenccedilas

expressivas

O uso do aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado influenciou as propriedades

mecacircnicas de tubos de concreto principalmente em relaccedilatildeo agrave poacutes-fissuraccedilatildeo As amostras de tubo

com o aditivo apresentaram incremento de resistecircncia sobretudo em relaccedilatildeo agrave carga de fissura A

anaacutelise fiacutesica de tubos apresentou resultados similares

As observaccedilotildees durante o processo de fabricaccedilatildeo de tubos de concreto com o aditivo de oacutexido

de caacutelcio supercalcinado mostraram que o uso do aditivo alterou a etapa de mistura do concreto Deste

modo com base na literatura propotildee-se a adequaccedilatildeo da faacutebrica para armazenar e dosar o aditivo em

poacute conforme a praacutetica usual da induacutestria para o cimento Esta adequaccedilatildeo eacute capaz de tornar o processo

eficiente em larga escala e com poucas alteraccedilotildees na planta e no processo da faacutebrica

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 64

91 Aplicabilidade da pesquisa e sugestotildees para pesquisas futuras

Os resultados obtidos nesse projeto de pesquisa natildeo podem ser extrapolados para toda e

qualquer aplicaccedilatildeo de aditivos baseados em oacutexido de caacutelcio supercalcinado e nem para qualquer

dosagem e reforccedilo de tubo de concreto Desse modo estudos direcionados devem ser realizados para

garantir a aplicaccedilatildeo dos resultados em situaccedilotildees especiacuteficas

Para a realizaccedilatildeo de estudos futuros que relacionam a aplicaccedilatildeo do aditivo baseado em oacutexido

de caacutelcio supercalcinado com concretos de consistecircncia seca os seguintes temas satildeo sugeridos

bull Comparaccedilatildeo desses resultados com os obtidos por meio da produccedilatildeo de tubos de concreto de

pequeno diacircmetro sem o reforccedilo de armadura

bull Produccedilatildeo de elementos de concreto com consistecircncia seca a fim de avaliar o efeito do aditivo

baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado na variaccedilatildeo dimensional como o procedimento da

norma ASTM C 1581 [62]

bull Comparaccedilatildeo da durabilidade de tubos de concreto produzidos com e sem o aditivo baseado em

oacutexido de caacutelcio supercalcinado

Comparaccedilatildeo desses resultados com os obtidos por meio da produccedilatildeo de tubos de concreto

com estudo em laboratoacuterio do teor oacutetimo de aacutegua para os concretos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 65

10 Publicaccedilotildees

O projeto em questatildeo resultou em uma publicaccedilatildeo de artigo em congresso nacional e um

depoacutesito de pedido de patente respectivamente conforme as referecircncias

OLIVEIRA C U POLIZEL M M SILVA C O QUARCIONI V A SALVADOR R

P Aplicaccedilatildeo de aditivos compensadores de retraccedilatildeo em concretos de consistecircncia seca 62deg

Congresso Brasileiro do Concreto Evento virtual IBRACON 2020

OLIVEIRA C U SILVA C O V A SALVADOR R P VANETTI R GIMENEZ A

B Produccedilatildeo de tubos de concreto com a adiccedilatildeo de aditivo compensador de retraccedilatildeo composto por

oacutexido de caacutelcio supercalcinado BR n 20 2020 019004 6 Depositantes SALVADOR R P

CHIMICA EDILE DO BRASIL LTDA e FERMIX INDUacuteSTRIA E COMEacuteRCIO LTDA Depoacutesito

23 set 2020

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 66

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido

de caacutelcio supercalcinado

UNIVERSIDADE SAtildeO JUDAS TADEU

Programa de Mestrado Profissional em Engenharia Civil

ANAacuteLISE DE DESEMPENHO FIacuteSICO E MECAcircNICO DE TUBOS DE

CONCRETO PRODUZIDOS COM ADITIVO BASEADO EM OacuteXIDO DE

CAacuteLCIO SUPERCALCINADO

Caroline Umbinger de Oliveira

Satildeo Paulo

Outubro de 2021

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido

de caacutelcio supercalcinado

UNIVERSIDADE SAtildeO JUDAS TADEU

Programa de Mestrado Profissional em Engenharia Civil

ANAacuteLISE DE DESEMPENHO FIacuteSICO E MECAcircNICO DE TUBOS DE

CONCRETO PRODUZIDOS COM ADITIVO BASEADO EM OacuteXIDO DE

CAacuteLCIO SUPERCALCINADO

Dissertaccedilatildeo apresentada ao Programa de Poacutes-

Graduaccedilatildeo Stricto Sensu em Engenharia Civil da

Universidade Satildeo Judas Tadeu como requisito

parcial para obtenccedilatildeo do tiacutetulo de Mestre em

Engenharia Civil

Aacuterea de conhecimento Engenharia Civil

Especialidade Materiais e Componentes de

Construccedilatildeo

Orientador Prof Dr Renan Piacutecolo Salvador

Coorientador Prof Me Claacuteudio Oliveira Silva

Satildeo Paulo

Outubro de 2021

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido

de caacutelcio supercalcinado

DEDICATOacuteRIA

Aos meus pais Antocircnio e Lucimara por todo amor e incentivo

incondicional Ao maior engenheiro de todos os tempos o

criador de todas as coisas o uacutenico capaz de fazer obras perfeitas

Deus

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido

de caacutelcio supercalcinado

AGRADECIMENTOS

Profissionais familiares e amigos tornaram concreto este projeto de pesquisa Na

impossibilidade de listar todos os envolvidos registro alguns agradecimentos pontuais

Aos meus orientadores Prof Me Claacuteudio Oliveira Silva e Prof Dr Renan Piacutecolo Salvador

pelo incentivo confianccedila dedicaccedilatildeo direcionamento e por todo conhecimento compartilhado A eles

minha sincera gratidatildeo

Agrave toda famiacutelia Universidade Satildeo Judas Tadeu que tornaram minha formaccedilatildeo humana e

acadecircmica possiacutevel bem como este estudo Aos professores das disciplinas de mestrado que cursei

os inesqueciacuteveis e excelentes profissionais mestres e doutores sobretudo educadores Aos

colaboradores e teacutecnicos da Universidade Satildeo Judas Tadeu pela competecircncia e auxiacutelio em todas as

etapas deste trabalho em especial aos colaboradores do laboratoacuterio Igor Cleyton e Fernando Ainda

agradeccedilo ao apoio e dedicaccedilatildeo da Eng Caroline Cardoso

Em especial agradeccedilo aos alunos de iniciaccedilatildeo cientiacutefica Matheus Polizel e Mariana Silva

Espero ter contribuiacutedo com o futuro de vocecircs que com certeza seraacute brilhante Obrigada pelo apoio e

dedicaccedilatildeo para superarmos todos os contratempos atuais

Agrave empresa Chimica Edile do Brasil com destaque ao CEO Riccardo Vannetti por apoiar de

forma completa este projeto de pesquisa por meio do fornecimento de aditivos aporte financeiro e

compartilhamento de todo conhecimento teacutecnico Tambeacutem por acreditar na importacircncia e potencial

da pesquisa cientiacutefica no Brasil

Agrave toda equipe da empresa Fermix Tubos em especial aos Engenheiros Aliacuterio Gimenez e Joseacute

Carlos por todo apoio ao projeto com dedicaccedilatildeo e prontidatildeo na doaccedilatildeo de materiais realizaccedilatildeo da

produccedilatildeo de tubos de concreto ensaios de compressatildeo diametral e todo suporte teacutecnico

Ao Instituto Acircnima Educaccedilatildeo que busca fomentar a educaccedilatildeo e pesquisa cientiacutefica no Brasil

pela parceria nesta pesquisa Em destaque para Paloma Gomes Rodrigues e Marlon Leal Marcelino

por todo suporte com prontidatildeo e competecircncia

Agraves instituiccedilotildees e universidades que tornaram o programa experimental possiacutevel e satildeo o

alicerce da pesquisa cientiacutefica do paiacutes Ao Instituto de Pesquisas Tecnoloacutegicas (IPT) em especial

Anderson Lopes de Andrade Sergio Soares de Lima e Valdecir Angelo Quarcioni por toda a

________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido

de caacutelcio supercalcinado

dedicaccedilatildeo e atenccedilatildeo Aos profissionais competentes da Universidade de Satildeo Paulo (USP) por todo

suporte teacutecnico e auxiacutelio

Aos profissionais da Associaccedilatildeo Brasileira de Cimento Portland (ABCP) por todo o apoio e

suporte incondicional em especial ao time do laboratoacuterio de concreto meus eternos amigos Antocircnio

Eng Ariel Eng Dayvid Felipe Custodio Felipe Diniz Joseacute Ciacutecero Marcelo e Rubens Montanari

Aos profissionais Arnaldo Battagin e Me Claacuteudio Oliveira Silva por todo apoio agrave esta pesquisa e

tantas outras que promovem avanccedilos significativos para a aacuterea de cimentiacutecios e para a sociedade

brasileira

Um agradecimento especial para os amigos que acreditaram no meu potencial e tornaram este

projeto possiacutevel assim como satildeo motivo de felicidade constante em minha vida Ma Viviam

Aparecida Vaz Pedrozo Cardoso e Joseacute Ciacutecero Ferreira da Silva

A Deus por ter me proporcionado sauacutede paz inteligecircncia e pessoas maravilhosas que

tornaram esta etapa da minha vida possiacutevel

Enfim agrave minha famiacutelia e base meus pais Antocircnio Joseacute Xavier de Oliveira e Lucimara Cristina

Umbinger de Oliveira pelo amor incondicional e por todo sacrifiacutecio Aos meus irmatildeos e cunhadas

Emerson Rafael Talita e Tamires por todo apoio e carinho Agraves minhas tias Juraci (in memoriam)

Silvana e Marcia por todo amor Ao meu namorado Bruno por todo amor incondicional e dedicaccedilatildeo

Agrave minha prima Bruna por ser minha melhor amiga e sempre me incentivar Aos meus avoacutes maternos

e paternos (in memoriam) pelo apoio Agrave minha amada sobrinha Melissa que cultive o amor pelo

aprendizado e a curiosidade para sempre realizar novas descobertas

________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido

de caacutelcio supercalcinado

RESUMO

Tubos de concreto satildeo amplamente utilizados em redes de aacuteguas pluviais e esgoto sanitaacuterio no Brasil

Esses elementos necessitam cumprir os criteacuterios de resistecircncia mecacircnica e estanqueidade conforme

determina a ABNT NBR 88902020 Aditivos compensadores de retraccedilatildeo satildeo difundidos na induacutestria

de pavimentos de concreto no paiacutes Esses aditivos baseados em oacutexido de caacutelcio supercalcinado

apresentam expansatildeo volumeacutetrica podendo ser empregados em concreto para compensar sua

retraccedilatildeo Aleacutem disso os produtos gerados pelo aditivo podem preencher os poros do concreto e

diminuir sua permeabilidade bem como aumentar sua resistecircncia mecacircnica Nesse contexto o

objetivo desta pesquisa eacute empregar o aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado na fabricaccedilatildeo

de tubos de concreto para proporcionar maior estabilidade volumeacutetrica estanqueidade e resistecircncia

mecacircnica A composiccedilatildeo quiacutemica e mineraloacutegica do aditivo foi caracterizada e a influecircncia do aditivo

na cineacutetica e nos mecanismos de hidrataccedilatildeo do cimento foi avaliada As propriedades fiacutesicas e

mecacircnicas de argamassas concretos e tubos de concreto foram analisadas Os resultados obtidos

mostram que o aditivo acelera a hidrataccedilatildeo do cimento contribuindo para aumentar o grau de

hidrataccedilatildeo de pastas em curta idade Tal fato contribui para o aumento de resistecircncia mecacircnica de

concretos produzidos em laboratoacuterio e de tubos Para finalizar foi elaborado um procedimento de

fabricaccedilatildeo cura e utilizaccedilatildeo de tubos de concreto produzidos com o aditivo

Palavras-chave Tubos de concreto oacutexido de caacutelcio supercalcinado aditivo compensador de

retraccedilatildeo propriedades mecacircnicas

________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido

de caacutelcio supercalcinado

ABSTRACT

Concrete pipes are widely used in rainwater and sanitary sewage networks in Brazil These elements

need to meet mechanical strength and tightness criteria as determined by ABNT NBR 88902020

Shrinkage compensating admixtures are widespread in the concrete paving industry in the country

These admixtures based on supercalcined calcium oxide present volumetric expansion that

compensates concrete shrinkage In addition the products generated by the admixture may fill the

pores of the concrete and decrease its permeability as well as increase its mechanical strength In this

context the objective of this research is to use the admixtures based on supercalcined calcium oxide

to manufacture concrete pipes to provide greater volumetric stability tightness and mechanical

strength The chemical and mineralogical composition of the admixture were characterized and the

in influence of the admixture on the kinetics and mechanisms of hydration were analyzed In addition

the physical and mechanical properties of mortars concretes and concrete pipes produced with the

admixture were evaluated Results showed that the admixture accelerates cement hydration

contributing to increase the degree of hydration of pastes This fact contributes to the increase in the

mechanical strength of concrete specimens and pipes Finally a procedure to manufacture cure and

use concrete pipes with the admixtures was elaborated

Keywords concrete pipe supercalcined calcium oxide shrinkage compensating admixture

mechanical properties

________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido

de caacutelcio supercalcinado

LISTA DE FIGURAS

Figura 1 - Esquema do programa experimental conduzido 4

Figura 2 - Fases de hidrataccedilatildeo do cimento Portland como visto em um calorimeacutetrico isoteacutermico 7

Figura 3 - Variaccedilotildees dimensionais de um concreto convencional e um concreto de retraccedilatildeo

compensada 11

Figura 4 - Comparaccedilatildeo de curvas de resistecircncia agrave compressatildeo ao longo do tempo de um concreto sem

aditivos (Referecircncia) concreto com aditivo de oacutexido de caacutelcio (CaO) e concreto com aditivos de

oacutexido de caacutelcio e redutor de retraccedilatildeo (CaO+SRA) 12

Figura 5 - Produccedilatildeo de tubos de concreto com equipamento de compressatildeo radial 15

Figura 6 - Semicorte longitudinal tiacutepico de tubos com encaixe (a) macho e fecircmea e (b) ponta e bolsa

16

Figura 7 - Meacutetodos de ensaio de tubos ensaios de (a) trecircs cutelos (b) dois cutelos (c) colchatildeo de

areia e (d) Minnesota 17

Figura 8 - Esquema do ensaio de compressatildeo diametral para tubo de encaixe ponta e bolsa visto que

L eacute o comprimento uacutetil do tubo 17

Figura 9 - Curvas de distribuiccedilatildeo do tamanho de partiacutecula do cimento CP V ARI RS e aditivo 22

Figura 10 - Curvas de fluxo de calor de pastas de 0 a 1 h para amostras de pastas cimentiacutecias e a pasta

com 100 aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado 27

Figura 11 - Curvas de fluxo de calor de pastas de 0 a 24 h para amostras de pastas cimentiacutecias e a

pasta 100 aditivo 28

Figura 12 - Imagens obtidas por MEV de pastas cimentiacutecias para as amostras (a) sem aditivo (b) com

3 de aditivo e (c) 5 de aditivo 31

Figura 13 - Imagens obtidas por MEV de pastas cimentiacutecias para as amostras (a) sem aditivo (b) com

3 de aditivo e (c) 5 de aditivo 32

Figura 14 - Aparato para determinaccedilatildeo para o ensaio de variaccedilatildeo dimensional A seta azul indica a

posiccedilatildeo do corpo de prova durante o ensaio 35

Figura 15 - Resultados de variaccedilatildeo dimensional por idade de argamassas para amostras sem aditivo

com 3 de aditivo e 5 de aditivo 36

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido

de caacutelcio supercalcinado

Figura 16 - Produccedilatildeo dos corpos de prova de concreto (a) mistura dos materiais na betoneira (b)

preenchimento do molde com 1 camada de concreto (c) aplicaccedilatildeo de energia com o soquete para

compactaccedilatildeo do concreto 39

Figura 17 - Resultados meacutedios de absorccedilatildeo de aacutegua e iacutendice de vazios por imersatildeo e fervura obtidos

de amostras sem aditivo com 3 de aditivo e 5 de aditivo 42

Figura 18 - Principais dimensotildees (em mm) de tubos de concreto PA2 produzidos 45

Figura 19 - Montagem do conjunto molde e armadura para fabricaccedilatildeo de tubos de concreto (a)

fixaccedilatildeo da armadura no molde (b) transporte do conjunto para a maacutequina de vibro-compressatildeo 46

Figura 20 - Lanccedilamento do cimento no misturador para a produccedilatildeo do concreto para tubos 46

Figura 21 - Processo de produccedilatildeo do concreto para tubos (a) transporte de agregados na esteira (b)

lanccedilamento direto do aditivo no misturador 47

Figura 22 - Processo de moldagem do tubo de concreto (a) lanccedilamento do concreto no molde

metaacutelico (b) e (c) retirada do molde do tubo 48

Figura 23 - Produccedilatildeo de tubos de concreto (a) acabamento final com auxiacutelio de desempenadeira e

(b) cobertura do tubo com lona plaacutestica apoacutes o acabamento 49

Figura 24 - Ensaio de compressatildeo diametral para tubo de concreto (a) tubo posicionado na maacutequina

de ensaio com painel de controle e (b) destaque para o apoio de trecircs cutelos 50

Figura 25 - Resultados de compressatildeo diametral de trecircs tubos de concreto (a) amostra sem aditivo

(b) amostra com 3 de aditivo e (c) amostra com 5 de aditivo 51

Figura 26 - Comparaccedilatildeo de resultados de compressatildeo diametral de trecircs tubos de concreto entre as

amostras sem aditivo com 3 de aditivo e 5 de aditivo 52

Figura 27 - Resultados meacutedios de absorccedilatildeo de aacutegua e iacutendice de vazios por imersatildeo e fervura de

amostras de tubos de concreto sem aditivo com 3 de aditivo e 5 de aditivo 55

Figura 28 - Etapas preacutevias para a produccedilatildeo de tubos de concreto (a) montagem do reforccedilo de accedilo

(b) fixaccedilatildeo do reforccedilo de accedilo no molde 58

Figura 29 - Lanccedilamento manual do aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado no misturador para a

produccedilatildeo de tubos de concreto 59

Figura 30 - Silo de cimento gravitacional posicionado sobre o misturador para a fabricaccedilatildeo de tubos

de concreto 60

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido

de caacutelcio supercalcinado

Figura 31 - Transporte do concreto do misturador para o molde na maacutequina de vibro-compressatildeo a

partir do uso de esteiras rolantes 61

Figura 32 - Processo de cura de tubos de concreto com cobertura de lona plaacutestica apoacutes o acabamento

61

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido

de caacutelcio supercalcinado

LISTA DE TABELAS

Tabela 1 - Niacuteveis de atendimento com aacutegua e esgotos dos municiacutepios com prestadores de serviccedilos

participantes do SNIS em 2018 conforme a macrorregiatildeo geograacutefica e Brasil 13

Tabela 2 - Materiais selecionados para a realizaccedilatildeo da campanha experimental 19

Tabela 3 - Modelos estruturais utilizados para o refinamento de Rietveld para o ensaio de DRX 20

Tabela 4 - Diacircmetros das partiacuteculas de cimento e aditivo obtidos por granulometria a laser 22

Tabela 5 - Composiccedilatildeo mineraloacutegica do cimento CP V ARI RS por DRX 23

Tabela 6 - Composiccedilatildeo mineraloacutegica do aditivo por DRX 23

Tabela 7 - Anaacutelise de agregados 24

Tabela 8 - Anaacutelise das curvas de fluxo calor obtidas para amostras de pastas cimentiacutecias e a pasta

com 100 aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado 28

Tabela 9 - Composiccedilatildeo mineraloacutegica de pastas de cimento obtidas por DRX para amostras de pastas

cimentiacutecias sem aditivo e pasta com 3 e 5 de aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado 29

Tabela 10 - Dosagem de materiais para produccedilatildeo de 1 m3 de argamassa 34

Tabela 11 - Dosagem de materiais para produccedilatildeo de 1 m3 de concreto para fabricaccedilatildeo de tubos 38

Tabela 12 - Resultados meacutedios de resistecircncia agrave compressatildeo nas diferentes idades 41

Tabela 13 - Resultados de carga de fissura a partir do ensaio de compressatildeo diametral 53

Tabela 14 - Resultados de carga de ruptura a partir do ensaio de compressatildeo diametral 54

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido

de caacutelcio supercalcinado

SUMAacuteRIO

1 Introduccedilatildeo 1

11 Justificativa 2

12 Objetivos 3

13 Programa experimental 4

14 Estrutura do trabalho 4

2 Revisatildeo bibliograacutefica 6

21 Concreto 6

211 Hidrataccedilatildeo do cimento 6

212 Variaccedilatildeo dimensional 8

213 Aditivos para concreto 9

22 Aditivos compensadores de retraccedilatildeo baseados em oacutexido de caacutelcio supercalcinado 9

221 Definiccedilatildeo 9

222 Composiccedilatildeo 10

223 Mecanismo de accedilatildeo e influecircncia na hidrataccedilatildeo do cimento 10

224 Influecircncia nas propriedades do concreto 11

23 Tubos de concreto 12

231 Definiccedilatildeo 12

232 Processo de produccedilatildeo 14

233 Caracterizaccedilatildeo e normatizaccedilatildeo 16

234 Limitaccedilotildees tecnoloacutegicas 18

3 Caracterizaccedilatildeo de materiais 19

31 Materiais 19

32 Meacutetodos de caracterizaccedilatildeo 19

321 Cimento e aditivo 19

322 Agregados 21

33 Resultados e discussatildeo 21

331 Cimento e aditivo 21

332 Agregados 23

34 Conclusotildees do capiacutetulo 24

4 Anaacutelise da influecircncia do aditivo na cineacutetica e nos mecanismos de hidrataccedilatildeo 25

41 Materiais 25

42 Dosagem e preparaccedilatildeo de pastas de cimento 25

43 Meacutetodos 26

431 Calorimetria isoteacutermica 26

432 DRX 26

433 MEV 27

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido

de caacutelcio supercalcinado

44 Resultados e discussatildeo 27

441 Calorimetria isoteacutermica 27

442 DRX 29

443 MEV 30

45 Conclusotildees do capiacutetulo 33

5 Caracterizaccedilatildeo da estabilidade dimensional de argamassas 34

51 Composiccedilatildeo e preparo de argamassas 34

52 Meacutetodos 35

53 Resultados e discussatildeo 35

54 Conclusotildees do capiacutetulo 36

6 Produccedilatildeo de concreto em laboratoacuterio 38

61 Composiccedilatildeo e preparo de concretos 38

62 Meacutetodos de ensaio para avaliaccedilatildeo de concretos 40

621 Resistecircncia agrave compressatildeo 40

622 Absorccedilatildeo apoacutes imersatildeo e fervura e iacutendice de vazios 40

63 Resultados e discussatildeo 40

631 Resistecircncia agrave compressatildeo 40

632 Absorccedilatildeo apoacutes imersatildeo e fervura e iacutendice de vazios 42

64 Conclusotildees do capiacutetulo 42

7 Produccedilatildeo de tubos de concreto 44

71 Composiccedilatildeo de tubos de concreto 44

72 Descriccedilatildeo dos tubos 44

73 Processo de produccedilatildeo de tubos de concreto 45

74 Meacutetodos 49

741 Compressatildeo diametral 49

742 Absorccedilatildeo apoacutes imersatildeo e fervura e iacutendice de vazios 50

75 Resultados 50

751 Compressatildeo diametral 50

752 Absorccedilatildeo apoacutes imersatildeo e fervura e iacutendice de vazios 54

76 Conclusotildees do capiacutetulo 55

8 Procedimento de fabricaccedilatildeo cura e utilizaccedilatildeo de tubos de concreto com oacutexido de caacutelcio

supercalcinado 57

81 Conclusotildees do capiacutetulo 62

9 Conclusotildees 63

91 Aplicabilidade da pesquisa e sugestotildees para pesquisas futuras 64

10 Publicaccedilotildees 65

11 Referecircncias 66

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 1

1 Introduccedilatildeo

Elementos produzidos com concreto de consistecircncia seca satildeo amplamente utilizados no Brasil

como tubos de concreto Estes tubos tecircm vantagens competitivas para o uso em redes de aacuteguas

pluviais e de esgoto sanitaacuterio e podem ser produzidos com diacircmetros que variam entre 200 e 2000

mm e com espessuras miacutenimas de parede entre 45 e 180 mm [1] Tais caracteriacutesticas satildeo fundamentais

para que os tubos atendam as cargas miacutenimas isentas de dano em ensaios de compressatildeo e garantam

a estanqueidade do sistema

Eacute fato que o paiacutes necessita de imediato realizar a ampliaccedilatildeo dos sistemas de saneamento

baacutesico O relatoacuterio do Ministeacuterio das Cidades [2] indica baixos iacutendices de atendimento de saneamento

baacutesico no paiacutes Agrave vista do exposto eacute necessaacuterio investir no desenvolvimento tecnoloacutegico do sistema

de saneamento baacutesico do Brasil Para isso diversos estudos foram publicados com o intuito de

melhorar o desempenho de tubos de concreto a partir da reduccedilatildeo de limitaccedilotildees tecnoloacutegicas [34]

O uso de aditivos contribui para melhorar as propriedades do concreto no estado fresco e no

estado endurecido e estaacute difundido mundialmente [5] Assim eacute usual a aplicaccedilatildeo de aditivos em

concretos para atribuir vantagens teacutecnicas e econocircmicas Em relaccedilatildeo aos concretos de consistecircncia

plaacutestica aditivos satildeo utilizados para diversas finalidades como melhorar a trabalhabilidade do

concreto reduzir o consumo de cimento e aumentar a resistecircncia mecacircnica

Aditivos compensadores de retraccedilatildeo baseados em oacutexido de caacutelcio satildeo amplamente aplicados

na fabricaccedilatildeo de pisos industriais agrave niacutevel nacional e internacional [6] O uso desses aditivos atribui

vantagens para os pisos de concreto em relaccedilatildeo agrave melhoria da esteacutetica menor irregularidade dos

pisos aumento da vida uacutetil maior resistecircncia mecacircnica produccedilatildeo de maiores aacutereas de pisos sem o

uso de juntas de dilataccedilatildeo assim como menor frequecircncia de reparos

Aditivos baseados em oacutexido de caacutelcio supercalcinado apresentam expansatildeo volumeacutetrica de

cerca de 100 quando se hidratam o que compensa a retraccedilatildeo por secagem e a retraccedilatildeo autoacutegena da

matriz cimentiacutecia diminuindo possiacuteveis riscos de fissuraccedilatildeo relativos a esses fenocircmenos [6] Aleacutem

disso as fases formadas pela sua hidrataccedilatildeo podem preencher os poros da matriz diminuindo sua

porosidade e promovendo ganhos de resistecircncia [7] Esses fatos evidenciam o potencial de uso desses

aditivos para matrizes cimentiacutecias de aplicaccedilotildees diversas

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 2

Dessa forma o uso do aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado pode ser uma

alternativa viaacutevel para o aumento do desempenho de concretos aplicados em tubos Por outro lado

como o aditivo aumenta o teor de finos do concreto a determinaccedilatildeo do teor de umidade oacutetimo para

produccedilatildeo de tubos pode aumentar seu desempenho quando o aditivo eacute empregado Com isso pode

ser possiacutevel viabilizar o emprego deste tipo de aditivo neste processo industrial

Neste contexto esta pesquisa tem o objetivo de avaliar o uso do aditivo de oacutexido de caacutelcio

supercalcinado de nome comercial DRY D1 para a produccedilatildeo de concretos de consistecircncia seca

utilizados em tubos de concreto Os resultados do estudo podem ser aplicados para tubos utilizados

em redes de aacutegua pluviais e esgoto sanitaacuterio O trabalho foi desenvolvido com uma parceria entre a

Universidade Satildeo Judas Tadeu a Associaccedilatildeo Brasileira de Cimento Portland e as empresas Chimica

Edile do Brasil e Fermix Tubos

11 Justificativa

Sistemas compostos por tubos de concreto satildeo amplamente utilizados no Brasil com

vantagens competitivas para a aplicaccedilatildeo em redes de aacuteguas pluviais e de esgoto sanitaacuterio Apesar da

relevacircncia destes sistemas o Brasil possui um deacuteficit de saneamento baacutesico sendo esse maior em

relaccedilatildeo aos outros setores de infraestrutura [8] Desse modo eacute necessaacuterio investir no desenvolvimento

tecnoloacutegico de tubos de concreto

Agrave vista do exposto julgou-se pertinente o interesse de pesquisar de modo ineacutedito a utilizaccedilatildeo

de um aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado em concretos para a produccedilatildeo de tubos

Uma vez que estes aditivos satildeo amplamente utilizados na induacutestria de pavimentos industriais de

concreto e apresentam bons resultados em relaccedilatildeo agraves propriedades fiacutesicas e mecacircnicas de matrizes

cimentiacutecias

O emprego deste aditivo devido agrave sua propriedade expansiva pode promover tensotildees de

origem quiacutemica na matriz o que pode melhorar as propriedades fiacutesicas e mecacircnicas de tubos de

concreto Deste modo o aditivo composto por oacutexido de caacutelcio supercalcinado pode contribuir para o

aumento da resistecircncia mecacircnica de tubos de concreto sobretudo dos elementos reforccedilados com

armadura produzindo elementos que atendam aos requisitos mecacircnicos exigidos pela norma ABNT

NBR 8890 [9]

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 3

Mediante o exposto os resultados obtidos a partir do estudo satildeo de extrema importacircncia uma

vez que podem fornecer dados necessaacuterios para especificar concretos com desempenho superior para

a produccedilatildeo de tubos no paiacutes

O objeto de estudo apresenta interesses acadecircmicos e praacuteticos Em relaccedilatildeo ao propoacutesito

acadecircmico o projeto busca contribuir com a literatura atual em relaccedilatildeo agrave interaccedilatildeo de aditivos

baseados em oacutexido de caacutelcio supercalcinado com matrizes cimentiacutecias Ainda o projeto pode

incentivar uma seacuterie de paracircmetros a partir de trabalhos futuros que relacionam estes aditivos com

concretos de consistecircncia seca sobretudo para tubos de concreto

Do ponto de vista praacutetico compreender a influecircncia dos aditivos baseados em oacutexido de caacutelcio

supercalcinado nas propriedades de tubos de concreto pode levar agrave maior estabilidade volumeacutetrica

estanqueidade e resistecircncia mecacircnica destes elementos Aleacutem disso o objeto de estudo pode fornecer

referecircncias relevantes para a induacutestria de aditivos e de elementos cimentiacutecios como faacutebricas de tubos

de concreto Mediante o exposto um desenvolvimento na tecnologia de materiais cimentiacutecios e

aditivos baseados em oacutexido de caacutelcio supercalcinado pode ser obtido

12 Objetivos

O objetivo geral do trabalho eacute avaliar o uso de aditivo compensador de retraccedilatildeo baseado em

oacutexido de caacutelcio supercalcinado na fabricaccedilatildeo de tubos de concretos Para cumprir o objetivo geral

foram definidos os 5 objetivos especiacuteficos descritos a seguir

I Avaliar a influecircncia do aditivo composto por oacutexido de caacutelcio na cineacutetica nos mecanismos de

hidrataccedilatildeo e na microestrutura de misturas cimentiacutecias

II Analisar como o aditivo influecircncia as propriedades fiacutesicas e mecacircnicas de concretos produzidos

em laboratoacuterio

III Analisar a estabilidade dimensional de argamassas produzidas com o aditivo

IV Caracterizar as propriedades fiacutesicas e mecacircnicas de tubos de concreto fabricados com aditivo

baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado

Elaborar um procedimento praacutetico para a utilizaccedilatildeo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado na

fabricaccedilatildeo de tubos de concreto

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 4

13 Programa experimental

As etapas do programa experimental conduzido estatildeo descritas conforme a Figura 1 A

primeira etapa do estudo focou na caracterizaccedilatildeo de materiais utilizados nesta pesquisa A segunda

etapa se concentrou na anaacutelise da influecircncia do aditivo composto por oacutexido de caacutelcio supercalcinado

na cineacutetica nos mecanismos de hidrataccedilatildeo e na microestrutura de misturas cimentiacutecias

Figura 1 - Esquema do programa experimental conduzido

A terceira etapa do estudo analisou a influecircncia do aditivo nas propriedades fiacutesicas e

mecacircnicas de concretos produzidos em laboratoacuterio A quarta etapa contemplou a anaacutelise da influecircncia

do aditivo nas propriedades fiacutesicas de argamassas produzidas em laboratoacuterio A quinta etapa consistiu

na anaacutelise da influecircncia do aditivo nas propriedades fiacutesicas e mecacircnicas de tubos de concreto

produzidos na induacutestria Por fim foi apresentado um procedimento para a fabricaccedilatildeo de tubos de

concreto contendo aditivos compostos por oacutexido de caacutelcio supercalcinado

14 Estrutura do trabalho

Esta dissertaccedilatildeo estaacute organizada em dez capiacutetulos com o propoacutesito de facilitar o entendimento

dos conceitos abordados Neste capiacutetulo foram apresentados de maneira sucinta o quadro atual da

aplicaccedilatildeo de aditivos baseados em oacutexido de caacutelcio supercalcinado e de tubos de concreto a

justificativa da pesquisa objetivos e estrutura do trabalho

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 5

No capiacutetulo 2 eacute apresentada a revisatildeo bibliograacutefica que abrange aditivos baseados em oacutexido

de caacutelcio supercalcinado e tubos de concreto Para tal satildeo expostos os aspectos relevantes dos temas

como o mecanismo de hidrataccedilatildeo do oacutexido de caacutelcio e o ensaio de compressatildeo diametral para tubos

No capiacutetulo 3 eacute apresentada a caracterizaccedilatildeo de materiais utilizados na pesquisa Este capiacutetulo

descreve os meacutetodos de ensaio e os respectivos resultados da anaacutelise de materiais

No capiacutetulo 4 eacute apresentada a influecircncia do aditivo composto por oacutexido de caacutelcio

supercalcinado na cineacutetica nos mecanismos de hidrataccedilatildeo e na microestrutura de misturas

cimentiacutecias Para tal satildeo apresentados os meacutetodos de ensaio e resultados baseado na comparaccedilatildeo

entre a pasta sem aditivo e pastas produzidas com aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado

No capiacutetulo 5 satildeo apresentadas as anaacutelises da influecircncia do aditivo nas propriedades fiacutesicas

de argamassas produzidas em laboratoacuterio Satildeo apresentados o meacutetodo de ensaio de variaccedilatildeo

dimensional e os respectivos resultados com foco na comparaccedilatildeo entre o desempenho da argamassa

sem aditivo e argamassas produzidas com aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado

No capiacutetulo 6 satildeo mostradas as anaacutelises da influecircncia do aditivo nas propriedades fiacutesicas e

mecacircnicas de concretos Para estes concretos produzidos em laboratoacuterio o foco foi a comparaccedilatildeo

entre o desempenho do concreto sem aditivo e concretos produzidos com aditivo baseado em oacutexido

de caacutelcio supercalcinado

No capiacutetulo 7 eacute exposta avaliaccedilatildeo da produccedilatildeo de tubos de concreto produzidos na faacutebrica da

empresa Fermix Tubos para avaliar a influecircncia do aditivo nas propriedades fiacutesicas e mecacircnicas

desses artefatos Nesse sentido satildeo comparados tubos de concreto sem aditivo e tubos de concreto

produzidos com aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado analisados a partir dos meacutetodos

de ensaios e resultados expostos

No capiacutetulo 8 eacute apresentado um procedimento de fabricaccedilatildeo cura e utilizaccedilatildeo de tubos de

concreto com oacutexido de caacutelcio supercalcinado Desse modo satildeo apresentados estudos e normas

teacutecnicas pertinentes ao tema bem como as observaccedilotildees constatadas durante a produccedilatildeo de tubos de

concreto com o aditivo na faacutebrica de tubos

No capiacutetulo 9 satildeo apresentadas de forma resumida as principais conclusotildees obtidas nos

capiacutetulos anteriores da dissertaccedilatildeo Aleacutem disso satildeo propostas recomendaccedilotildees para a realizaccedilatildeo de

estudos futuros pertinentes ao tema No capiacutetulo 10 satildeo apresentadas as produccedilotildees teacutecnicas e

cientiacuteficas decorrentes da pesquisa desenvolvida

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 6

2 Revisatildeo bibliograacutefica

Neste capiacutetulo eacute apresentada a revisatildeo bibliograacutefica dos temas abordados nesse projeto de

pesquisa Os temas gerais abordados satildeo concreto aditivos compensadores de retraccedilatildeo baseados em

oacutexido de caacutelcio supercalcinado e tubos de concreto

21 Concreto

O uso do concreto produzido com cimento Portland foi descoberto no fim do seacuteculo XIX e

difundido no seacuteculo XX tornando-se o material mais consumido na atualidade depois da aacutegua [10]

Desse modo eacute possiacutevel considerar o concreto uma das descobertas mais relevantes do

desenvolvimento da humanidade com impacto direto na qualidade de vida da sociedade [10]

Concretos podem ser produzidos basicamente a partir da mistura entre ligante aacutegua e agregados

[11]

Contudo a competividade do mercado da construccedilatildeo civil e o desenvolvimento da tecnologia

dos materiais gerou a produccedilatildeo de concretos com melhor desempenho [11] Dessa forma na

atualidade eacute comumente utilizado o concreto com aditivos fibras pigmentos agregados especiais e

adiccedilotildees minerais [10] Entre esses os aditivos recebem destaque pois atribuem benefiacutecios para as

propriedades do estado fresco e endurecido do concreto aleacutem de gerar vantagens econocircmicas [12]

211 Hidrataccedilatildeo do cimento

O cimento Portland eacute um ligante hidraacuteulico composto essencialmente pela mistura de

cliacutenquer Portland e de sulfato de caacutelcio que satildeo moiacutedos ateacute obter aspecto de poacute fino Nesta mistura

podem ser adicionados materiais complementares conforme determina a norma ABNT NBR 16697

[13] o que caracteriza os diferentes tipos de cimento Portland

O cimento possui propriedades adesivas e coesivas e promove a uniatildeo de fragmentos minerais

em uma unidade compactada Este material hidraacuteulico quando misturado com aacutegua se hidrata [12] O

processo de hidrataccedilatildeo do cimento eacute um fenocircmeno complexo que ocorre a partir de diversas reaccedilotildees

quiacutemicas [13] Tal processo eacute exoteacutermico no qual os silicatos e aluminatos em contato com aacutegua

formam produtos hidratados

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 7

Assim a hidrataccedilatildeo do cimento ocorre entre as principais fases do cliacutenquer (C3S C2S C3A e

C4AF) gipsita (CaSO42H2O) e aacutegua Essas fases do cimento a partir de uma suspensatildeo interagem

em meio aquoso e resultam em propriedades adesivas que se desenvolvem ateacute formar um soacutelido

riacutegido Os produtos hidratados apresentam baixa solubilidade em aacutegua e contribuem para o

desenvolvimento de resistecircncia mecacircnica da matriz [12]

Para o estudo do processo de hidrataccedilatildeo do cimento eacute usual analisar a taxa de liberaccedilatildeo de

calor em relaccedilatildeo ao tempo decorrido Conforme ilustra a Figura 2 na primeira regiatildeo ldquoArdquo observa-

se que o primeiro pico de calor superior em relaccedilatildeo aos demais corresponde a diversos processos

como neutralizaccedilatildeo de cargas superficias das partiacuteculas de cimento dissoluccedilatildeo dos silicatos e

aluminatos e formaccedilatildeo de algumas fases hidratadas como a etringita [14]

Figura 2 - Fases de hidrataccedilatildeo do cimento Portland como visto em um calorimeacutetrico isoteacutermico [14]

Posteriormente na regiatildeo ldquoBrdquo da Figura 2 observa-se o periacuteodo de induccedilatildeo com lentas

velocidades de dissoluccedilatildeo e precipitaccedilatildeo de fases Depois disso nota-se na regiatildeo ldquoCrdquo que a liberaccedilatildeo

de calor aumenta gradativamente no periacuteodo de aceleraccedilatildeo visto que ocorre a hidrataccedilatildeo da alita

resultando no gel C-S-H e na precipitaccedilatildeo da portlandita [12]

Nessa fase os produtos de hidrataccedilatildeo se interconectam promovendo o enrijecimento e o

endurecimento da matriz [12] Apoacutes o pico principal observa-se a formaccedilatildeo do monossulfoaluminato

a partir da reaccedilatildeo do C3A com a etringita Depois disso as velocidades de reaccedilatildeo do processo

diminuem como indicado na regiatildeo ldquoDrdquo e ldquoErdquo da Figura 2 [12]

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 8

212 Variaccedilatildeo dimensional

Concretos apresentam variaccedilatildeo de volume gerada por diversos fatores aleacutem de mudanccedilas

externas de temperatura como a movimentaccedilatildeo de aacutegua no seu interior [15] Entre as principais

causas da variaccedilatildeo dimensional as mais relevantes satildeo a retraccedilatildeo por secagem a retraccedilatildeo plaacutestica e

a retraccedilatildeo autoacutegena [12]

A retraccedilatildeo plaacutestica manifesta-se durante o estado plaacutestico do concreto mediante a perda de

aacutegua superficial da matriz cimentiacutecia Essa retraccedilatildeo depende de diversos fatores como a quantidade

de aacutegua perdida pela superfiacutecie rigidez da mistura exsudaccedilatildeo da matriz cimentiacutecia e a temperatura e

umidade relativa do ambiente [12]

A retraccedilatildeo por secagem ocorre a partir da perda de aacutegua da pasta de cimento uma vez que o

concreto estaacute em contato com o ambiente externo Neste processo a perda de aacutegua livre eacute

predominante que ocorre concomitantemente com a movimentaccedilatildeo da aacutegua adsorvida aacutegua capilar

e aacutegua quimicamente combinada da matriz cimentiacutecia Entre esses eventos a perda de aacutegua adsorvida

eacute responsaacutevel por parte significativa da retraccedilatildeo por secagem [15]

Aleacutem disso ocorrem variaccedilotildees de reduccedilatildeo de volume de matrizes cimentiacutecias apoacutes o iniacutecio

da hidrataccedilatildeo do cimento sem considerar variaccedilotildees externas de temperatura e umidade Essa retraccedilatildeo

ocorre a partir da transferecircncia de aacutegua do interior dos poros capilares para realizar a hidrataccedilatildeo do

cimento anidro uma vez que natildeo haacute um suprimento de aacutegua para aumentar a umidade desses poros

novamente [12]

Assim os capilares provocam altas tensotildees capazes de gerar a contraccedilatildeo do volume original

de matrizes cimentiacutecia Esse processo de reduccedilatildeo de volume eacute denominada retraccedilatildeo autoacutegena [16]

Esse fenocircmeno de retraccedilatildeo pode aumentar mediante fatores como altas temperaturas externas o uso

de cimentos finos consumo elevado de cimento e relaccedilotildees aacuteguacimento menores [12]

As tensotildees geradas no concreto pela retraccedilatildeo podem exceder a resistecircncia agrave traccedilatildeo desses

elementos o que pode resultar na formaccedilatildeo de fissuras Dessa forma a variaccedilatildeo dimensional pode

comprometer o desempenho e a durabilidade de estruturas de concreto [15]

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 9

213 Aditivos para concreto

No Brasil aditivos para concreto satildeo amplamente utilizados como aditivos dispersantes

aceleradores e retardadores de pega compensadores de retraccedilatildeo e incorporadores de ar A norma

ABNT NBR 11768-1 [17] define aditivo para concreto como um produto adicionado e misturado

nesta matriz usualmente em quantidade natildeo superior a 5 sobre a massa de cimento O objetivo do

uso de aditivos eacute alterar as propriedades de concretos no estado fresco e endurecido [17]

Dessa forma eacute essencial a definiccedilatildeo assertiva do tipo de aditivo e de sua dosagem a partir das

suas propriedades e compatibilidade com o cimento Aleacutem disso deve-se levar em consideraccedilatildeo

paracircmetros como a capacidade de retenccedilatildeo de aacutegua do aditivo desenvolvimento de resistecircncias

iniciais e finais capacidade de incorporaccedilatildeo de ar entre outras Devido ao uso frequente de cimento

Portland composto no paiacutes eacute fundamental compreender a sua interaccedilatildeo com aditivos especificamente

para cada aplicaccedilatildeo [17]

22 Aditivos compensadores de retraccedilatildeo baseados em oacutexido de caacutelcio supercalcinado

221 Definiccedilatildeo

Aditivos compensadores de retraccedilatildeo baseados em oacutexido de caacutelcio supercalcinado satildeo muito

utilizados na composiccedilatildeo de pavimentos industriais de concreto Esses materiais permitem melhor

desempenho do pavimento pois satildeo agentes que compensam a retraccedilatildeo do concreto [6]

Os aditivos baseados em oacutexido de caacutelcio supercalcinado podem ser empregados como

substituiccedilatildeo de cimentos expansivos Desta forma eacute possiacutevel melhorar propriedades do concreto no

estado endurecido sem alterar o tipo de cimento utilizado [6]

Atualmenteesses materiais satildeo classificados como aditivos compensadores de retraccedilatildeo tipo

G segundo a classificaccedilatildeo da norma ABNT NBR 11768-1 [17] No Brasil seu desempenho eacute

caracterizado de acordo com a anaacutelise da variaccedilatildeo dimensional de concretos conforme a norma

ABNT NBR 16834 [18]

Em relaccedilatildeo agraves normas internacionais que avaliam o desempenho desses aditivos a partir da

variaccedilatildeo dimensional linear recebe destaque a ASTM C 157 [19] Ainda a ASTM C 878 [20] eacute

utilizada para avaliar elementos cimentiacutecios com variaccedilatildeo dimensional linear restringida

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 10

222 Composiccedilatildeo

O aditivo eacute inorgacircnico composto por oacutexido de caacutelcio supercalcinado possui aspecto de poacute

com uma granulometria especiacutefica e controlada O composto eacute produzido a partir de um tratamento

teacutermico especiacutefico para o carbonato de caacutelcio [6] O estudo realizado por Shi et al (2002) caracteriza

a hidrataccedilatildeo do oacutexido de caacutelcio a partir do seu processo de manufatura [21]

Em vista disso observou-se que o aumento de temperatura de calcinaccedilatildeo reduz a velocidade

das reaccedilotildees de hidrataccedilatildeo do oacutexido de caacutelcio o que altera as propriedades microestruturais [21] O

aditivo apresenta expansatildeo volumeacutetrica de aproximadamente 100 quando se hidrata [7]

223 Mecanismo de accedilatildeo e influecircncia na hidrataccedilatildeo do cimento

As reaccedilotildees de hidrataccedilatildeo do oacutexido de caacutelcio (CaO) ocorrem conforme as equaccedilotildees 1 e 2 sendo

o hidroacutexido de caacutelcio (portlandita) o produto de hidrataccedilatildeo formado [22]

Destaca-se que a expansatildeo gerada como consequecircncia da adiccedilatildeo de oacutexido de caacutelcio em

concretos ocorre a partir da pressatildeo exercida pelos cristais de portlandita durante a sua formaccedilatildeo Esta

reaccedilatildeo eacute altamente exoteacutermica e expansiva visto que o produto formado apresenta aproximadamente

duas vezes o volume dos reagentes [6]

Assim observa-se que o uso de aditivos baseados em caacutelcio em matrizes cimentiacutecias contribui

para o aumento da difusatildeo de iacuteons Ca2+ e para a adiccedilatildeo de hidroacutexido de caacutelcio Dessa forma estes

aditivos contribuem para a aceleraccedilatildeo da supersaturaccedilatildeo de caacutelcio dissolvido no meio liacutequido uma

vez que ocorre a maior concentraccedilatildeo do iacuteon Ca2+ em soluccedilatildeo [7]

Agrave medida que o teacutermino do periacuteodo de induccedilatildeo e o iniacutecio do processo de aceleraccedilatildeo satildeo funccedilatildeo

da supersaturaccedilatildeo da soluccedilatildeo com Ca2+ a inclusatildeo de aditivos baseados em caacutelcio eacute capaz de gerar a

aceleraccedilatildeo dos processos de hidrataccedilatildeo [23] Em vista disso estes aditivos podem acelerar a

precipitaccedilatildeo de produtos de hidrataccedilatildeo como o gel de C-S-H [67]

CaO + H2O Ca2+ + 2OH- 1

Ca2+ + 2OH- Ca(OH)2 2

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 11

224 Influecircncia nas propriedades do concreto

Concretos de retraccedilatildeo compensada satildeo caracterizados por uma expansatildeo nas primeiras idades

a qual pode compensar a retraccedilatildeo e reduzir significativamente a variaccedilatildeo dimensional do concreto a

longo prazo [11]

O processo de expansatildeo eacute capaz de gerar tensotildees internas desenvolvidas no concreto entre 01

e 07 MPa Para tal satildeo utilizados cimentos expansivos ou aditivos [11]Tal processo eacute beneacutefico em

relaccedilatildeo ao desempenho dos elementos cimentiacutecios e portanto do ponto de vista econocircmico [611]

Os aditivos de oacutexido de caacutelcio supercalcinado geram expansatildeo controlada em matrizes

cimentiacutecias e como resultado esses aditivos atuam principalmente na retraccedilatildeo por secagem e na

retraccedilatildeo autoacutegena de matrizes cimentiacutecias [6] Na Figura 3 observa-se o comportamento de variaccedilatildeo

dimensional de concretos de retraccedilatildeo compensada e de concretos convencionais [11]

Figura 3 - Variaccedilotildees dimensionais de um concreto convencional e um concreto de retraccedilatildeo compensada [11]

Aleacutem disso a hidrataccedilatildeo do oacutexido de caacutelcio pode gerar produtos expansivos que resultam em

incremento de resistecircncia de elementos de cimentiacutecios uma vez que podem acelerar a precipitaccedilatildeo

do gel de C-S-H [67] A Figura 4 ilustra a comparaccedilatildeo entre um concreto sem aditivo e um concreto

com aditivo composto por oacutexido de caacutelcio (CaO) Observa-se que no concreto com o aditivo houve

incremento de resistecircncia agrave compressatildeo em relaccedilatildeo agrave amostra referecircncia [25]

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 12

Figura 4 - Comparaccedilatildeo de curvas de resistecircncia agrave compressatildeo ao longo do tempo de um concreto sem aditivos

(Referecircncia) concreto com aditivo de oacutexido de caacutelcio (CaO) e concreto com aditivos de oacutexido de caacutelcio e redutor de

retraccedilatildeo (CaO+SRA) [25]

Agrave vista do exposto a bibliografia que relaciona a interaccedilatildeo entre o cimento e oacutexido de caacutelcio

necessita de estudos complementares a niacutevel internacional Para tal eacute necessaacuterio analisar a sinergia

entre a mistura do cimento e oacutexido de caacutelcio bem como a influecircncia das fases de cada componente

[6]

23 Tubos de concreto

231 Definiccedilatildeo

Os condutores de fluidos possuem amplo histoacuterico como as obras hidraacuteulicas de aquedutos

atribuiacutedas aos romanos alguns dos quais estatildeo preservados ateacute a atualidade A evoluccedilatildeo dos serviccedilos

de saneamento baacutesico no Brasil possui uma ampla cronologia Entre os fatos eacute possiacutevel destacar a

cidade do Rio de Janeiro no periacuteodo do impeacuterio a qual recebeu um modelo de sistema de esgoto antes

do aplicado em grandes cidades como Nova Iorque [26]

A histoacuteria da necessidade de canalizaccedilotildees enterradas estaacute intrinsicamente relacionada agrave

induacutestria dos tubos de concreto [27] Tal induacutestria foi consolidada a niacutevel mundial no iniacutecio do seacuteculo

XIX e foi desenvolvida ateacute os dias atuais principalmente para a composiccedilatildeo de redes de esgoto

sanitaacuterio e aacuteguas pluviais [26]

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 13

A partir dos anos 1960 foram inseridos no mercado equipamentos de produccedilatildeo por vibro-

compactaccedilatildeo e compressatildeo radial geralmente produzidos na Europa Nos anos seguintes o processo

de produccedilatildeo de tubos apresentou alto grau de automatizaccedilatildeo das instalaccedilotildees industriais [27] Ainda

destaca-se a alta flexibilidade de produccedilatildeo processos desde a composiccedilatildeo da armadura ateacute a cura

integrados e automatizados bem como moldes com diversas dimensotildees [27]

Apesar do extenso histoacuterico desses sistemas no Brasil o paiacutes apresenta baixos iacutendices de

atendimento de saneamento baacutesico como indica o relatoacuterio do Ministeacuterio das Cidades [2] O baixo

atendimento da demanda de coleta e tratamento de esgoto ocorre principalmente nas regiotildees Norte

e Nordeste do Brasil como pode ser observado na Tabela 1 [2]

Tabela 1 - Niacuteveis de atendimento com aacutegua e esgotos dos municiacutepios com prestadores de serviccedilos participantes do

SNIS em 2018 conforme a macrorregiatildeo geograacutefica e Brasil [2]

Macrorregiatildeo

Iacutendice de atendimento com rede () Iacutendice de tratamento dos

esgotos gerados () Aacutegua Coleta de esgotos

Total Urbano Total Urbano Total

Norte 571 696 105 133 217

Nordeste 742 887 28 363 362

Sudeste 91 959 792 837 501

Sul 902 986 452 519 454

Centro-Oeste 89 96 529 582 539

Brasil 836 928 532 609 463

Aleacutem disso o aumento progressivo das aacutereas urbanas altera as dinacircmicas destes ambientes

Por exemplo observa-se o acreacutescimo de aacutereas impermeabilizadas em aacutereas urbanas o que impede a

absorccedilatildeo de parte das aacuteguas pluviais pelo solo e pode sobrecarregar os sistemas de drenagem Por

conseguinte satildeo necessaacuterios investimentos nos sistemas de drenagem de aacuteguas pluviais a fim de

prevenir inundaccedilotildees alagamentos e portanto danos para a sociedade [28]

O desenvolvimento dos sistemas de saneamento baacutesico urbano eacute fundamental para evitar

doenccedilas enchentes e outros impactos negativos para a sociedade Dessa forma eacute fundamental que

redes de esgoto e de aacuteguas pluviais apresentem uma maior qualidade e por conseguinte um melhor

funcionamento Para tal eacute necessaacuterio investir no apropriado dimensionamento estrutural e de

capacidade de vazatildeo dos sistemas de esgoto e aacuteguas pluviais Aleacutem disso eacute fundamental aprimorar o

controle tecnoloacutegico do concreto aplicado em tubos [28]

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 14

232 Processo de produccedilatildeo

Tubos de concreto satildeo produzidos a partir da escolha apropriada de materiais que satildeo

selecionados com base na caracterizaccedilatildeo de ensaios de laboratoacuterios As proporccedilotildees dos materiais satildeo

determinadas para o concreto atender as propriedades fiacutesicas e mecacircnicas para sua aplicaccedilatildeo adequada

[29] Os concretos aplicados em tubos satildeo de consistecircncia seca a fim de aumentar a produtividade

da fabricaccedilatildeo de tubos Desse modo ocorre a sustentaccedilatildeo do formato do tubo em poucos minutos

devido agrave coesatildeo do concreto o que permite a desforma raacutepida e possibilita a reutilizaccedilatildeo das formas

O processo de fabricaccedilatildeo de tubos consiste no adensamento eneacutergico do concreto para

diminuir a absorccedilatildeo de aacutegua e garantir a resistecircncia mecacircnica requerida [27] Este processo de

adensamento eacute necessaacuterio pois concretos de consistecircncia seca logo apoacutes o lanccedilamento no molde

apresentam bolhas de ar que ocupam em torno de 20 do volume [20] Assim a vibraccedilatildeo gera a

fluidificaccedilatildeo da argamassa da mistura seca a fim de reduzir o atrito interno acomodar os agregados

grauacutedos e reduzir o iacutendice de vazios [20]

Aleacutem disso o adensamento eneacutergico do concreto busca proporcionar o contato eficiente da

aacutegua com o cimento o que eacute essencial para as reaccedilotildees de hidrataccedilatildeo Este processo de adensamento

consiste nos sistemas de vibraccedilatildeo simples vibrocompressatildeo e centrifugaccedilatildeo radial O sistema de

vibraccedilatildeo simples eacute usual para tubos de concreto de pequenos diacircmetros e sem armadura [27]

Os equipamentos de compressatildeo radial satildeo compostos por prensas radiais que possuem um

molde exterior e um eixo rotatoacuterio hidraacuteulico Este eixo possui um sistema de roletes que realizam

um movimento de rotaccedilatildeo em alta velocidade sendo capaz de comprimir o concreto lanccedilado na

maacutequina contra o molde exterior Como resultado o tubo eacute produzido como ilustra a Figura 5 [27]

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 15

Figura 5 - Produccedilatildeo de tubos de concreto com equipamento de compressatildeo radial [27]

A norma ABNT NBR 8890 [9] determina o uso de qualquer tipo de cimento Portland na

produccedilatildeo dos tubos de concreto que natildeo satildeo utilizados em meios agressivos Nesse contexto eacute usual

a aplicaccedilatildeo do cimento CP V ARI RS na induacutestria de produccedilatildeo de tubos de concreto para aplicaccedilatildeo

em transporte de esgoto sanitaacuterio Este fato ocorre porque o concreto produzido com esse tipo de

cimento proporciona uma alta resistecircncia inicial o que permite uma desforma mais raacutepida dos tubos

e uma alta resistecircncia a sulfatos

Os tubos de concreto podem ser produzidos sem reforccedilo denominados tubos simples assim

como podem possuir reforccedilo estrutural composto por armadura ou fibras de accedilo A norma ABNT

NBR 8890 [9] classifica tubos simples de esgoto e de aacuteguas pluviais respectivamente como ES e

PS Da mesma forma a norma classifica tubos armados de esgoto e de aacuteguas pluviais

respectivamente como EA e PA Aleacutem disso a ABNT NBR 8890 [9] determina para os tubos o

encaixe macho e fecircmea assim como o encaixe ponta e bolsa como ilustra a Figura 6 Os tubos

aplicados em esgoto sanitaacuterio devem possuir junta elaacutestica e nos tubos aplicados em redes de aacuteguas

pluviais as juntas podem ser elaacutesticas ou riacutegidas

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 16

(a) (b)

Figura 6 - Semicorte longitudinal tiacutepico de tubos com encaixe (a) macho e fecircmea e (b) ponta e bolsa [9]

233 Caracterizaccedilatildeo e normatizaccedilatildeo

A capacidade de resistecircncia de tubos de concreto eacute determinada pelo ensaio de compressatildeo

diametral No Brasil este ensaio eacute regulamentado de acordo com a norma ABNT NBR 8890 [9] Para

tubos com reforccedilo convencional o ensaio de compressatildeo diametral permite determinar as cargas de

fissura e de ruptura a partir de um carregamento contiacutenuo e comparar esses resultados com os valores

miacutenimos da norma

Os resultados do ensaio de resistecircncia agrave compressatildeo diametral permitem verificar a classe de

resistecircncia do tubo conforme especificado em projeto para a aplicaccedilatildeo de tubos em redes de aacuteguas

pluviais ou redes de esgoto sanitaacuterio A carga miacutenima isenta de dano corresponde agrave carga de fissura

do tubo o que permite classificar o elemento conforme a ABNT NBR 8890 [9]

A carga miacutenima de ruptura eacute a forccedila maacutexima obtida no ensaio de compressatildeo diametral e eacute

equivalente ao estado-limite uacuteltimo de ruiacutena do tubo conforme a classificaccedilatildeo da ABNT NBR 8890

[9] As cargas miacutenimas de fissura e de ruptura de tubos satildeo calculadas a partir dos respectivos valores

de carga total dividida pelo comprimento uacutetil do tubo na unidade kNm

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 17

A avaliaccedilatildeo de compressatildeo diametral possui diversos meacutetodos de montagem do aparato de

ensaio Conforme Zaidler (1983 apud Figueiredo e Neto 2002) entre esses meacutetodos destacam-se

ensaio de trecircs cutelos ensaio de dois cutelos ensaio de colchatildeo de areia e ensaio de Minnesota como

ilustra Figura 7 [29]

(a) (b) (c) (d)

Figura 7 - Meacutetodos de ensaio de tubos ensaios de (a) trecircs cutelos (b) dois cutelos (c) colchatildeo de areia e (d) Minnesota

[29]

No Brasil o meacutetodo de ensaio mais aplicado eacute o de trecircs cutelos conforme recomenda a ABNT

NBR 8890 [9] Esse meacutetodo consiste no apoio do tubo em dois cutelos de madeira inferiores e no

carregamento a partir de um cutelo superior centralizado e articulado o qual pode conter cutelo de

madeira entre esse e o tubo para ajustes de altura A Figura 8 ilustra o aparato de ensaio de compressatildeo

diametral Apoacutes a ruptura dos tubos satildeo extraiacutedos testemunhos para determinar a absorccedilatildeo de aacutegua

do concreto

Figura 8 - Esquema do ensaio de compressatildeo diametral para tubo de encaixe ponta e bolsa visto que L eacute o comprimento

uacutetil do tubo [9]

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 18

234 Limitaccedilotildees tecnoloacutegicas

Tubos de concreto compotildeem redes de sistemas enterrados nos quais a ocorrecircncia de falhas

pode gerar danos seacuterios e onerosos A ABNT NBR 8890 [9] limita o valor de absorccedilatildeo de aacutegua dos

tubos de concreto uma vez que tubos porosos podem facilitar a contaminaccedilatildeo do liacutequido no interior

dos tubos bem como podem gerar a poluiccedilatildeo do meio externo

Em vista disso eacute necessaacuterio investir no desenvolvimento tecnoloacutegico de tubos de concreto

Para tal diversos estudos foram publicados com o intuito de melhorar o desempenho de tubos de

concreto a partir da reduccedilatildeo das limitaccedilotildees do concreto de consistecircncia seca como estabilidade

volumeacutetrica e capacidade de resistir agrave esforccedilos [34]

Nesse sentido nota-se que o uso de aditivos e adiccedilotildees pode gerar melhorias para o concreto

aplicado em tubos Entre os materiais com potencial de gerar melhor desempenho do concreto

aplicado em tubos recebem destaque os aditivos

Em concretos de consistecircncia seca os aditivos contribuem para melhorar algumas

propriedades como a hidrataccedilatildeo do cimento propriedades mecacircnicas preenchimento do molde e

aspecto final dos elementos Dessa forma eacute possiacutevel reduzir a porosidade aumentar a resistecircncia

mecacircnica e a produtividade da fabricaccedilatildeo a partir do uso de aditivos [8]

A melhoria de desempenho de um tubo de concreto poderaacute acarretar no amplo ganho de

qualidade no sistema final mediante o nuacutemero de repeticcedilotildees desses elementos Agrave vista disso nota-se

a relevacircncia de diminuir limitaccedilotildees de desempenho em relaccedilatildeo ao concreto aplicado em tubos

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 19

3 Caracterizaccedilatildeo de materiais

Neste capiacutetulo eacute apresentada a caracterizaccedilatildeo dos materiais empregados na produccedilatildeo de tubos

de concreto Os materiais analisados satildeo o cimento CP V ARI RS aditivo de oacutexido de caacutelcio

supercalcinado e agregados

31 Materiais

Os materiais selecionados para a campanha experimental estatildeo descritos na Tabela 2 O

aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado DRY D1 foi fornecido pela empresa Chimica Edile do

Brasil e os demais materiais foram providenciados pela empresa Fermix Tubos

Tabela 2 - Materiais selecionados para a realizaccedilatildeo da campanha experimental

Material Tipo Fornecedor

Cimento CP V ARI RS InterCement Ijaciacute

Agregado miuacutedo Areia artificial graniacutetica Embu - Mogi

Agregado grauacutedo Brita graniacutetica (B0 e B1) Pau Pedra

Aditivo compensador de retraccedilatildeo Oacutexido de caacutelcio supercalcinado (DRY D1) Chimica Edile do Brasil

Aacutegua Deionizada (para pastas e argamassas) e

potaacutevel (para concretos) USJT

O cimento e o DRY D1 foram armazenados em sacos plaacutesticos vedados e mantidos em local

reservado para evitar absorccedilatildeo de aacutegua e carbonataccedilatildeo [13] Os agregados foram previamente secos

em estufa na temperatura 105 ordmC ateacute a massa constante

32 Meacutetodos de caracterizaccedilatildeo

321 Cimento e aditivo

Massa especiacutefica

O cimento e o aditivo foram caracterizados pela determinaccedilatildeo de suas respectivas massas

especiacuteficas utilizando o frasco de Le Chatelier e querosene segundo a ABNT NBR 16605 [32]

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 20

Distribuiccedilatildeo do tamanho de partiacutecula

A distribuiccedilatildeo do tamanho de partiacutecula foi realizada por granulometria a laser em uma

suspensatildeo em etanol absoluto no equipamento Malvern Mastersizer V363 da Malvern Instruments

Difraccedilatildeo de raios-X

A composiccedilatildeo mineraloacutegica desses compostos foi determinada por difraccedilatildeo de raios-X

(DRX) O ensaio foi realizado em um difratocircmetro PANalytical XrsquoPert PRO MPD Alpha1 em

geometria de reflexatildeo Bragg-Brentano θ2θ equipado com um detector Pixel (comprimento ativo de

3347 ordm) e uma fenda divergente fixa de 05 o

Esse equipamento opera com radiaccedilatildeo CuKα1 filtrada por Ni (λ = 15418 Aring) na voltagem de

45 kV e corrente de 40 mA Os porta-amostras eram ciliacutendricos com diacircmetro de 16 mm e

profundidade de 25 mm Foram carregados por backloading e girados a 2 rps [33]

Os difratogramas foram obtidos de 4 o2θ a 80 o2θ com passo de 0013 o2θ e 100 spasso

Foram analisados quantitativamente pelo meacutetodo de Rietveld utilizando o programa XrsquoPert

HighScore Plus com os modelos estruturais apresentados na Tabela 3 O conteuacutedo de fases amorfas

foi determinado pelo meacutetodo do padratildeo externo [33] utilizando alumina em poacute (SRM 676a NIST)

como uma referecircncia padratildeo

Tabela 3 - Modelos estruturais utilizados para o refinamento de Rietveld para o ensaio de DRX

Fase Foacutermula Sistema cristalino Nuacutemero PDF Coacutedigo ICSD Referecircncia

Alita Ca3SiO5 Monocliacutenico 01-070-8632 94742 [34]

Belitam Ca2SiO4m Monocliacutenico 01-083-0460 79550 [35]

Belitao Ca2SiO4o Ortorrocircmbico 01-086-0399 81097 [36]

Aluminato de caacutelcio Ca3Al2O6c Cuacutebico 00-038-1429 1841 [37]

Aluminato de caacutelcio Ca3Al2O6o Ortorrocircmbico 00-032-0150 1880 [38]

Ferroaluminato de caacutelcio Ca2AlFeO5 Ortorrocircmbico 01-071-0667 9197 [39]

Gipsita CaSO42H2O Monocliacutenico 00-033-0311 151692 [40]

Sulfato de caacutelcio

hemidratado CaSO4middot05H2O Monoclinic 00-041-0224 380286 [41]

Anidrita CaSO4 Ortorrocircmbico 01-086-2270 40043 [42]

Calcita CaCO3 Romboeacutedrico 01-083-0577 79673 [43]

Dolomita CaMg(CO3)2 Trigonal 01-075-1761 31335 [44]

Oacutexido de caacutelcio CaO Cubic 00-043-1001 75785 [45]

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 21

Tabela 3 - Modelos estruturais utilizados para o refinamento de Rietveld para o ensaio de DRX (continuaccedilatildeo)

Fase Foacutermula Sistema cristalino Nuacutemero PDF Coacutedigo ICSD Referecircncia

Portlandita Ca(OH)2 Romboeacutedrico 01-072-0156 15741 [46]

Etringita Ca6Al2(SO4)3

(OH)1226H2O Hexagonal 00-041-1451 155395 [47]

Monosulfoaluminato

de caacutelcio

3CaOAl2O3

CaSO412H2O Romboeacutedrico - 24461 [48]

Hemicarboaluminato

de caacutelcio

Ca4Al2(OH)12

OH05CO34H2O Romboeacutedrico 00-041-0221 263124 [49]

Monocarboaluminato

de caacutelcio

Ca4Al2(OH)12

CO35H2O Tricliacutenico 01-087-0493 59327 [50]

Alumina (padratildeo) Al2O3 Romboeacutedrico 01-081-2267 73725 [51]

322 Agregados

Os agregados miuacutedo e grauacutedo foram caracterizados pela absorccedilatildeo de aacutegua respectivamente

conforme a ABNT NBR NM 30 [52] e ABNT NBR NM 53 [53] Aleacutem disso os agregados miuacutedo e

grauacutedo foram analisados pela determinaccedilatildeo da massa especiacutefica

33 Resultados e discussatildeo

331 Cimento e aditivo

Massa especiacutefica

A massa especiacutefica do cimento e do aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado foram 305 e

313 gcm3 respectivamente Os valores determinados estatildeo bastante proacuteximos de resultados

presentes na literatura [6] Dessa forma o valor da massa especiacutefica determinado para o aditivo se

enquadra no valor especificado pela norma ABNT NBR 11768-1 [17]

Distribuiccedilatildeo do tamanho de partiacutecula

As curvas de distribuiccedilatildeo do tamanho de partiacutecula determinadas por granulometria a laser do

cimento e do aditivo estatildeo apresentadas na Figura 9 A partir dessa anaacutelise foram obtidos os

resultados apresentados na Tabela 4 Observa-se que o cimento CP V ARI RS apresenta distribuiccedilatildeo

de tamanho de partiacutecula mais fina que o aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 22

Figura 9 - Curvas de distribuiccedilatildeo do tamanho de partiacutecula do cimento CP V ARI RS e aditivo

Tabela 4 - Diacircmetros das partiacuteculas de cimento e aditivo obtidos por granulometria a laser

Diacircmetro Cimento Aditivo

d10 (microm) 380 56

d50 (microm) 136 191

d90 (microm) 342 1080

Difraccedilatildeo de raios-X

As composiccedilotildees mineraloacutegicas do cimento e do aditivo estatildeo apresentadas na Tabela 5 e na

Tabela 6 respectivamente As fases encontradas no cimento CP V ARI RS estatildeo de acordo com a

literatura teacutecnica [2354] O aditivo apresentou quantidade de oacutexido de caacutelcio de 90 predominante

em relaccedilatildeo agrave outras composiccedilotildees como hidroacutexido de caacutelcio calcita e dolomita De acordo com esses

resultados o aditivo estaacute de acordo com o prescrito na norma ABNT NBR 11768-1 [17]

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 23

Tabela 5 - Composiccedilatildeo mineraloacutegica do cimento CP V ARI RS por DRX

Fase Quantidade ( em massa)

C3S 589

C2S 114

C3Ac 58

C3Ao 21

C4AF 79

Ca(OH)2 12

CaCO3 27

CaSO405H2O 68

CaSO4 17

SiO2 15

Soma total 1000

Tabela 6 - Composiccedilatildeo mineraloacutegica do aditivo por DRX

Fase Quantidade ( em massa)

CaO 905

MgO 03

Ca(OH)2 52

CaCO3 15

CaMg(CO3)2 26

Soma total 1000

332 Agregados

A absorccedilatildeo de aacutegua e a massa especiacutefica dos agregados miuacutedo e grauacutedo estatildeo apresentados na

Tabela 7 A caracterizaccedilatildeo dos agregados forneceu resultados que contribuem com a seleccedilatildeo de

materiais adequados para a produccedilatildeo de tubos de concreto e auxilia a reproduccedilatildeo da pesquisa

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 24

Tabela 7 - Anaacutelise de agregados

Item Agregado miuacutedo Agregado grauacutedo B0 Agregado grauacutedo B1

Absorccedilatildeo de aacutegua () 295 084 036

Massa especiacutefica (gcm3) 278 281 289

34 Conclusotildees do capiacutetulo

Neste capiacutetulo foram analisados os materiais empregados no estudo para a realizaccedilatildeo da

campanha experimental Os materiais analisados satildeo o cimento o aditivo de oacutexido de caacutelcio

supercalcinado e os agregados Para tal foram realizados os ensaios de massa especiacutefica distribuiccedilatildeo

do tamanho de partiacutecula e difraccedilatildeo de raios-X

A partir dos resultados de massa especiacutefica nota-se que o aditivo de oacutexido de caacutelcio

supercalcinado estaacute conforme os paracircmetros da ABNT NBR 11768-1 [17] e estudos anteriores [6]

Observa-se a partir das curvas de distribuiccedilatildeo do tamanho de partiacutecula que o cimento CP V ARI RS

apresenta distribuiccedilatildeo de tamanho de partiacutecula mais fina que o aditivo de oacutexido de caacutelcio

supercalcinado

Conforme a anaacutelise obtida do ensaio de difraccedilatildeo de raios-X observa-se que o aditivo

composto por oacutexido de caacutelcio supercalcinado estaacute de acordo com os paracircmetros da ABNT NBR

11768-1 [17] para aditivos compensadores de retraccedilatildeo tipo G Conforme o ensaio as fases

encontradas no cimento CP V ARI RS estatildeo conforme a bibliografia [2354]

A partir da anaacutelise dos agregados obteve-se resultados de absorccedilatildeo de aacutegua e massa especiacutefica

com o objetivo de fornecer paracircmetros para a seleccedilatildeo de agregados utilizados na produccedilatildeo de tubos

de concreto e facilitar a reproduccedilatildeo da pesquisa

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 25

4 Anaacutelise da influecircncia do aditivo na cineacutetica e nos mecanismos de hidrataccedilatildeo

No capiacutetulo em questatildeo eacute apresentado o procedimento experimental empregado para analisar

a influecircncia do aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado na cineacutetica e nos mecanismos de

hidrataccedilatildeo do CP V ARI RS Para tal satildeo analisados e discutidos os ensaios de calorimetria

isoteacutermica de DRX e de Microscopia Eletrocircnica de Varredura (MEV)

41 Materiais

Os materiais utilizados nessa parte da campanha experimental foram o cimento CP V ARI RS

o aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado e aacutegua deionizada conforme descrito no item

31

42 Dosagem e preparaccedilatildeo de pastas de cimento

As pastas foram produzidas com uma relaccedilatildeo aacuteguacimento (ac) fixa igual a 045 conforme

o usual para tubos de concreto Os teores de aditivo selecionados foram de 10 20 30 40 50 e 60

sobre a massa de cimento ( smc) conforme recomendaccedilatildeo do fabricante

Aleacutem disso para a relaccedilatildeo ac de 045 foi produzida uma pasta somente com o aditivo e aacutegua

bem como foi produzida uma pasta com o cimento e aacutegua consideradas como as amostras de

referecircncia para anaacutelise comparativa

Para a produccedilatildeo de cada amostra 200 g de pasta foram preparadas pela preacute-mistura de cimento

e aditivo seguido da adiccedilatildeo de aacutegua e homogeneizaccedilatildeo por 1 min usando um agitador IKA RW 20

acoplado a um eixo R1342 de 4 lacircminas a 1500 rpm

Apoacutes esse tempo o agitador foi desligado e as paredes internas do recipiente foram limpas

durante 30 s com uma espaacutetula Entatildeo a pasta foi homogeneizada novamente por 1 min a 1500 rpm

no agitador Concluiacutedo o processo de mistura a pasta foi destinada para o ensaio correspondente

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 26

43 Meacutetodos

431 Calorimetria isoteacutermica

Calorimetria isoteacutermica foi realizada a 23 ordmC durante 24 h com 87 g de pasta de cimento

utilizando um caloriacutemetro isoteacutermico TAMAir (TA Instruments) de 8 canais Esse ensaio foi

realizado para analisar a cineacutetica de hidrataccedilatildeo de pastas de cimento com diferentes teores de aditivo

As pastas analisadas foram a referecircncia (sem aditivo) e as pastas contendo 10 20 30 40

50 e 60 de aditivo sobre a massa de cimento Aleacutem disso foi feita uma pasta apenas contendo

aditivo e aacutegua na relaccedilatildeo 10 045 em massa para anaacutelise comparativa

432 DRX

A DRX foi utilizada para determinar a composiccedilatildeo das pastas de cimento com 24 h de

hidrataccedilatildeo utilizando o procedimento descrito no item 321 Foram utilizadas as pastas de cimento

produzidas com 3 e 5 de aditivo bem como a pasta de referecircncia sem aditivo A hidrataccedilatildeo das

pastas foi paralisada 24 h apoacutes sua preparaccedilatildeo pelo meacutetodo da troca de solvente [55] Esse meacutetodo

foi empregado porque natildeo afeta a estabilidade e a cristalinidade de aluminatos hidratados [55]

O procedimento de troca de solvente consiste em 6 passos primeiramente a pasta foi imersa

em isopropanol (razatildeo solventepasta igual a 10) por 1 h a -4 ordmC Em segundo lugar o solvente foi

substituiacutedo por um novo volume de isopropanol (razatildeo solventepasta igual a 10) e a pasta foi mantida

imersa por 1 h a -4 ordmC Em terceiro lugar o solvente foi substituiacutedo por um novo volume de

isopropanol (razatildeo solventepasta igual a 50) e a imersatildeo ocorreu por 24 h a -4 ordmC

Apoacutes essa etapa o isopropanol foi substituiacutedo por eacuteter dietiacutelico (razatildeo solventepasta igual a

25) e a pasta foi mantida imersa por 24 h a -4 ordmC Em seguida o solvente foi removido e a amostra

foi seca por 30 min a 40 ordmC Finalmente a pasta foi moiacuteda em moinho de aacutegata ateacute atingir tamanho

maacuteximo de partiacutecula igual a 63 microm

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 27

433 MEV

Microscopia Eletrocircnica de Varredura foi realizada para analisar a microestrutura das pastas

de cimento com aditivos na idade de 24 h Foram ensaiadas as mesmas amostras utilizadas para DRX

em idade especiacutefica Os ensaios foram executados em um microscoacutepio modelo Quanta FEG 650 na

voltagem de 20 kV A superfiacutecie analisada foi a de fratura recobertas com carbono A morfologia

dos hidratos precipitados foi avaliada por feixe de eleacutetrons secundaacuterios e sua composiccedilatildeo quiacutemica foi

avaliada por espectroscopia de raios-X por dispersatildeo de energia (EDS)

44 Resultados e discussatildeo

441 Calorimetria isoteacutermica

As curvas de fluxo de calor estatildeo apresentadas na Figura 10 e na Figura 11 Os pontos

caracteriacutesticos das curvas de fluxo de calor foram determinados seguindo o procedimento de Salvador

et al [56] e estatildeo na Tabela 8 As conclusotildees derivadas dessa anaacutelise estatildeo apresentadas

subsequentemente

Figura 10 - Curvas de fluxo de calor de pastas de 0 a 1 h para amostras de pastas cimentiacutecias e a pasta com 100

aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 28

Figura 11 - Curvas de fluxo de calor de pastas de 0 a 24 h para amostras de pastas cimentiacutecias e a pasta 100 aditivo

Tabela 8 - Anaacutelise das curvas de fluxo calor obtidas para amostras de pastas cimentiacutecias e a pasta com 100 aditivo de

oacutexido de caacutelcio supercalcinado

Pasta teor de

aditivo ( smc)

Periacuteodo de

induccedilatildeo (h)

Taxa de reaccedilatildeo

do pico principal

(mWgh)

Fluxo de calor

maacuteximo (mWg)

Energia liberada

no pico principal

(Jg)

Energia

liberada ateacute

24 h (Jg)

00 1396 105 574 3844 3170

10 1238 124 624 4024 3456

20 1257 113 616 4074 3437

30 1069 125 655 4202 3630

40 1115 121 643 4276 3594

50 983 131 699 4396 3833

60 974 129 705 4482 3872

Na Figura 10 observa-se que a reaccedilatildeo do aditivo com aacutegua gera um intenso pico de liberaccedilatildeo

de calor A hidrataccedilatildeo do oacutexido de caacutelcio gerando hidroacutexido de caacutelcio eacute potencialmente exoteacutermica

Essa reaccedilatildeo eacute raacutepida e termina aproximadamente 1 h apoacutes a mistura do aditivo com aacutegua Na Figura

11 eacute possiacutevel verificar que natildeo ocorrem reaccedilotildees quiacutemicas nessa pasta ateacute 24 h

A partir da anaacutelise das curvas de pastas de cimento com diferentes teores de aditivo na Figura

11 observa-se que a inclusatildeo do aditivo na pasta acelera a cineacutetica de reaccedilotildees de hidrataccedilatildeo Quanto

maior o teor de aditivo adicionado menor eacute o tempo de induccedilatildeo maior a velocidade de reaccedilatildeo maior

a intensidade do pico principal de hidrataccedilatildeo e maior a energia liberada pelos processos de hidrataccedilatildeo

Tal fato eacute devido agrave promoccedilatildeo da formaccedilatildeo e da precipitaccedilatildeo de C-S-H na matriz [6]

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 29

Tais fatos ocorrem porque a inclusatildeo de aditivos contendo caacutelcio e a adiccedilatildeo de hidroacutexido de

caacutelcio em sistemas cimentiacutecios contribuem para aumentar a concentraccedilatildeo do iacuteon Ca2+ em soluccedilatildeo

fazendo com que o meio liacutequido atinja a supersaturaccedilatildeo mais rapidamente [7]

Como o final do periacuteodo de induccedilatildeo e o iniacutecio do processo de aceleraccedilatildeo dependem da

supersaturaccedilatildeo da soluccedilatildeo com Ca2+ a inclusatildeo de aditivo acelera os processos de hidrataccedilatildeo [23]

Com isso eacute possiacutevel concluir que o aditivo acelera o endurecimento da pasta e pode conferir aumento

de resistecircncia mecacircnica da matriz cimentiacutecia Tais resultados estatildeo coerentes com os encontrados na

literatura [67]

Ainda a partir da anaacutelise da Figura 11 foram selecionadas as dosagens de aditivo de 30 e 50

sobre a massa de cimento que foram utilizadas nas etapas seguintes da campanha experimental

Esses teores receberam destaque pois satildeo valores intermediaacuterios que apresentaram resultados de taxa

de reaccedilatildeo do pico principal maiores em relaccedilatildeo aos demais teores adjacentes

442 DRX

A Tabela 9 apresenta a composiccedilatildeo mineraloacutegica obtidas a partir da anaacutelise de DRX para

pastas de cimento com 24 h de hidrataccedilatildeo As amostras analisadas foram sem aditivo e com 3 e 5

de aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado

Tabela 9 - Composiccedilatildeo mineraloacutegica de pastas de cimento obtidas por DRX para amostras de pastas cimentiacutecias sem

aditivo e pasta com 3 e 5 de aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado

Amostra 24 h Sem aditivo 3 de aditivo 5 de aditivo

Fase Quantidade ( em massa)

C3S 313 269 258

C2S 60 55 54

C3A 47 49 49

C4AF 31 36 36

CaCO3 59 58 58

Etringita 138 136 136

Ca(OH)2 151 183 178

Fases amorfas 199 213 231

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 30

A partir da anaacutelise de DRX nota-se que as amostras com aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio

supercalcinado possuem maior presenccedila de portlandita O emprego de 3 e 5 de aditivo aumentou

o teor de portlandita em relaccedilatildeo agrave pasta sem aditivo respectivamente de 212 e 179 Desse modo

observa-se que os resultados da anaacutelise de DRX estatildeo conforme observado na bibliografia pois a

reaccedilatildeo de hidrataccedilatildeo do aditivo eacute capaz de gerar portlandita [6]

Ao analisar os resultados do ensaio de DRX observa-se que as amostras com o aditivo

possuem maior teor de fases amorfas As amostras com 3 e 5 de aditivo apresentaram aumento

do teor de fases amorfas em relaccedilatildeo agrave pasta sem aditivo respectivamente de 70 e 161 Nota-se

que esse fato estaacute relacionado agrave presenccedila de C-S-H nas amostras e os resultados estatildeo conforme a

bibliografia pois a hidrataccedilatildeo do oacutexido de caacutelcio pode acelerar a precipitaccedilatildeo do gel de C-S-H em

matrizes cimentiacutecias [67]

443 MEV

As imagens obtidas por MEV das amostras sem o aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado

com 3 e 5 de aditivo satildeo mostradas na Figura 12b

A partir da comparaccedilatildeo entre a Figura 13a e Figura 13b nota-se que a amostra com 3 de

aditivo apresenta maior presenccedila de hidroacutexido de caacutelcio e gel de C-S-H Ainda em relaccedilatildeo agrave Figura

13a e Figura 13c observa-se maior presenccedila de gel de C-S-H na amostra com 5 de aditivo Desse

modo a partir da anaacutelise visual das Figuras nota-se que as pastas com aditivo de oacutexido de caacutelcio

supercalcinado podem apresentar maior presenccedila de gel de C-S-H como observado na literatura [14]

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 31

(a)

(b)

(c)

Figura 12 - Imagens obtidas por MEV de pastas cimentiacutecias para as amostras (a) sem aditivo (b) com 3 de aditivo e

(c) 5 de aditivo

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 32

(a)

(b)

(c)

Figura 13 - Imagens obtidas por MEV de pastas cimentiacutecias para as amostras (a) sem aditivo (b) com 3 de aditivo e

(c) 5 de aditivo

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 33

Dessa forma a anaacutelise dos resultados de MEV estaacute de acordo com o observado nos ensaios

anteriores principalmente em relaccedilatildeo agrave anaacutelise de calorimetria isoteacutermica na qual observou-se que os

aditivos baseados em oacutexido de caacutelcio satildeo capazes de gerar a aceleraccedilatildeo dos processos de hidrataccedilatildeo

e consequentemente a precipitaccedilatildeo de produtos de hidrataccedilatildeo como o gel de C-S-H [23] Aleacutem

disso essa anaacutelise estaacute conforme a bibliografia uma vez que a reaccedilatildeo de hidrataccedilatildeo do aditivo eacute capaz

de gerar hidroacutexido de caacutelcio [6]

45 Conclusotildees do capiacutetulo

Neste capiacutetulo foram analisadas amostras de pastas cimentiacutecias baseadas nos ensaios de

calorimetria isoteacutermica DRX e MEV O ensaio de calorimetria isoteacutermica analisou pastas cimentiacutecias

com o aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado nos teores de 10 20 30 40 50 e 60

sobre a massa de cimento Ainda o ensaio analisou uma amostra de pasta cimentiacutecia sem o aditivo e

uma pasta composta somente do aditivo

A partir dos resultados de calorimetria isoteacutermica observa-se que a reaccedilatildeo do aditivo com aacutegua

gera um intenso pico de liberaccedilatildeo de calor uma vez que a hidrataccedilatildeo do oacutexido de caacutelcio gerando

hidroacutexido de caacutelcio eacute potencialmente exoteacutermica Ainda observa-se que conforme ocorre o aumento

o teor do aditivo menor eacute o tempo de induccedilatildeo maior a velocidade de reaccedilatildeo maior a intensidade do

pico principal de hidrataccedilatildeo e maior a energia liberada pelos processos de hidrataccedilatildeo

As anaacutelises de DRX e MEV foram realizadas para as amostras de pastas sem aditivo e com

3 e 5 do aditivo Nota-se a partir da anaacutelise de DRX que o uso do aditivo aumentou o teor de

portlandita e de fases amorfas correspondentes ao teor de C-S-H conforme a bibliografia [67]

Observa-se na anaacutelise de MEV que o aditivo natildeo alterou de forma significativa a

microestrutura da pasta cimentiacutecia pois as amostras possuem deposiccedilatildeo de produto similares

Entretanto nota-se que a amostra com 3 de aditivo apresenta maior presenccedila de portlandita e gel

de C-S-H Aleacutem disso nota-se na amostra com 5 de aditivo maior presenccedila de gel de C-S-H

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 34

5 Caracterizaccedilatildeo da estabilidade dimensional de argamassas

Com o objetivo de caracterizar o aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado foi

realizado o ensaio de variaccedilatildeo dimensional Este ensaio eacute caracteriacutestico para aditivos compensadores

de retraccedilatildeo uma vez que permite determinar a influecircncia do aditivo na expansatildeo de matrizes

cimentiacutecias conforme determina a ABNT NBR 11768-1 [17]

51 Composiccedilatildeo e preparo de argamassas

A fim de permitir a moldagem dos corpos de prova para o ensaio de determinaccedilatildeo da variaccedilatildeo

dimensional a dosagem de concreto consistecircncia seca foi adaptada para uma argamassa de

consistecircncia plaacutestica Esta alteraccedilatildeo foi necessaacuteria pois os moldes do ensaio possuem pinos metaacutelicos

rosqueados em seu interior os quais natildeo podem sofrer os deslocamentos gerados durante o processo

de moldagem de concretos de consistecircncia seca

A adaptaccedilatildeo da dosagem de concreto para a argamassa foi realizada de forma experimental

mantendo-se fixa a quantidade de cimento e a relaccedilatildeo aacuteguacimento aplicada na dosagem do concreto

Por outro lado a quantidade de agregado miuacutedo foi reduzida em 234 e o agregado grauacutedo foi

retitado da dosagem com o objetivo de garantir uma argamassa de consistecircncia plaacutestica conforme

apresentado na Tabela 10 O aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado foi empregado nas dosagens

de 3 e 5 sobre a massa de cimento

Tabela 10 - Dosagem de materiais para produccedilatildeo de 1 m3 de argamassa

Material Tipo Dosagem (kgm3) Traccedilo unitaacuterio em massa

Cimento CP V ARI RS 3100 100

Agregado miuacutedo Areia artificial graniacutetica 86728 271

Aacutegua Potaacutevel 1457 047

As argamassas foram preparadas em argamassadeira orbital marca Perfecta Curitiba com

capacidade de 20 L com a preacute-mistura do cimento e do aditivo por 30 s a 136 rpm adiccedilatildeo e mistura

da aacutegua por 60 s a 281 rpm e adiccedilatildeo e mistura da areia por 90 s a 281 rpm

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 35

52 Meacutetodos

Imediatamente apoacutes a finalizaccedilatildeo da mistura corpos de prova prismaacuteticos 75 mm x 75 mm x

285 mm (largura x altura x comprimento) foram moldados segundo a norma ABNT NBR 16834 [57]

O processo de cura dos corpos de prova foi realizado conforme determinado por Nunes et al [15]

com o objetivo de simular a cura usual de tubos de concreto

Os autores propuseram a adaptaccedilatildeo da norma ASTM C 157 [19] que consiste na seguinte

metodologia imediatamente apoacutes a moldagem dos corpos de prova estes foram recobertos por papel

filme e colocados em cacircmara uacutemida depois de 1 dia os corpos de prova foram retirados da cacircmara

uacutemida e desformados

A primeira leitura da variaccedilatildeo dimensional foi realizada conforme o procedimento da norma

ABNT NBR 16834 [57] mantendo-se a posiccedilatildeo do corpo de prova de acordo com a indicaccedilatildeo de

seta como mostra a Tabela 14 Em seguida os corpos de prova foram mantidos na cacircmara seca ateacute a

leitura de 180 dias

Figura 14 - Aparato para determinaccedilatildeo para o ensaio de variaccedilatildeo dimensional A seta azul indica a posiccedilatildeo do corpo de

prova durante o ensaio

53 Resultados e discussatildeo

Os resultados obtidos na anaacutelise de variaccedilatildeo dimensional estatildeo apresentados na Figura 15

Observa-se que houve uma reduccedilatildeo da retraccedilatildeo nas amostras com aditivos em relaccedilatildeo agrave amostra

referecircncia sem aditivo Assim argamassas produzidas com o aditivo apresentaram maior estabilidade

volumeacutetrica quando comparadas agraves argamassas referecircncia

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 36

Figura 15 - Resultados de variaccedilatildeo dimensional por idade de argamassas para amostras sem aditivo com 3 de aditivo

e 5 de aditivo

A amostra referecircncia apresentou variaccedilatildeo dimensional de -0089 A reduccedilatildeo de retraccedilatildeo aos

28 dias de idade de ensaio foi de 337 e 787 com o emprego de 3 e 5 de aditivo sobre a massa

de cimento com resultados de variaccedilatildeo dimensional respectivamente de -0086 e -0082

Desse modo para a amostra com 5 de aditivo a reduccedilatildeo de retraccedilatildeo aos 28 dias de idade eacute

maior que o miacutenimo de 5 determinado para caracterizar o aditivo compensador de retraccedilatildeo

conforme a ABNT NBR 11768-1 [17] para aditivos compensadores de retraccedilatildeo tipo G

Observa-se que a maior reduccedilatildeo do valor de variaccedilatildeo dimensional foi de 0008 para 7 dias

a partir da comparaccedilatildeo entre a argamassa referecircncia e a argamassa com 5 de aditivo A reduccedilatildeo de

variaccedilatildeo dimensional foi similar entre as leituras a partir de 7 dias

De acordo com o observado no item 42 a inclusatildeo do aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio

supercalcinado em matrizes cimentiacutecias aumenta a quantidade de portlandita disponiacutevel Os cristais

de portlandita exercem uma pressatildeo durante a sua formaccedilatildeo o que gera uma reaccedilatildeo expansiva Assim

o uso do aditivo compensa a retraccedilatildeo por secagem e a retraccedilatildeo autoacutegena da matriz cimentiacutecia

54 Conclusotildees do capiacutetulo

Neste capiacutetulo foi avaliada a variaccedilatildeo dimensional de amostras de argamassa sem aditivo e

com 3 e 5 de aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado Observa-se que nas amostras

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 37

com 3 e 5 de aditivo houve reduccedilatildeo de retraccedilatildeo aos 28 dias de idade respectivamente de 337 e

787 em relaccedilatildeo agrave amostra sem aditivo As amostras apresentaram comportamento similar ao longo

do ensaio realizado ateacute 180 dias

A amostra com 5 de aditivo apresentou reduccedilatildeo de retraccedilatildeo aos 28 dias em relaccedilatildeo agrave

amostra sem aditivo conforme determina a ABNT NBR 11768-1 [17] para aditivos compensadores

de retraccedilatildeo tipo G Desse modo nota-se que argamassas produzidas com o aditivo possuem maior

estabilidade volumeacutetrica

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 38

6 Produccedilatildeo de concreto em laboratoacuterio

Concretos foram produzidos em laboratoacuterio com o propoacutesito de avaliar a influecircncia do uso

do aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado nestas amostras Para tal foram realizados os ensaios de

resistecircncia agrave compressatildeo e absorccedilatildeo de aacutegua apoacutes imersatildeo e fervura e iacutendice de vazios As amostras

de concreto analisadas foram as contendo 3 e 5 de aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado

assim como a amostra sem aditivo

61 Composiccedilatildeo e preparo de concretos

A fim de analisar a aplicaccedilatildeo do aditivo compensador de retraccedilatildeo em tubos de concreto optou-

se por utilizar uma dosagem de concreto normalmente empregada para a fabricaccedilatildeo de tubos Esse

concreto caracteriza-se por uma consistecircncia seca pois os tubos satildeo moldados por vibro-compactaccedilatildeo

e os moldes satildeo removidos aproximadamente 5 min apoacutes sua moldagem

A dosagem de concreto utilizada estaacute descrita na Tabela 11 desenvolvida pela empresa

Fermix Tubos para fabricar tubos tipo PA-2 com reforccedilo de armadura metaacutelica Foram utilizados os

materiais descritos no capiacutetulo 3

Tabela 11 - Dosagem de materiais para produccedilatildeo de 1 m3 de concreto para fabricaccedilatildeo de tubos

Material Tipo Dosagem (kgm3) Traccedilo unitaacuterio em massa

Cimento CP V ARI RS 3100 100

Agregado miuacutedo Areia artificial graniacutetica 11315 365

Agregado grauacutedo Brita graniacutetica B0 2263 073

Agregado grauacutedo Brita graniacutetica B1 5301 171

Aacutegua Potaacutevel 1457 047

Observa-se que a dosagem de concreto em questatildeo possui relaccedilatildeo aacuteguacimento inferior agrave

050 conforme determina a ABNT NBR 8890 [9] para tubos destinados agrave redes de aacutegua pluvial Aleacutem

disso o traccedilo de concreto possui um teor de argamassa igual a 656 conforme meacutetodo do IPT

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 39

(1+teor de agregado miuacutedo por quilograma de cimento 1+ teor de agregado total por quilograma de

cimento) [3031]

O teor de argamassa utilizado eacute aproximadamente 20 superior ao teor em concretos

convencionais para garantir melhor acabamento superficial do tubo e o recobrimento adequado das

armaduras utilizadas para reforccedilo do elemento

Os concretos selecionados para anaacutelise foram o de referecircncia (sem aditivo) e contendo 3 e

5 de aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado sobre a massa de cimento Lotes de 25 L

foram produzidos em betoneira estacionaacuteria de 50 L eixo vertical e mistura forccedilada conforme

determina a ABNT NBR 12821 [58] O procedimento de mistura pode ser visto na Figura 16a

(a) (b) (c)

Figura 16 - Produccedilatildeo dos corpos de prova de concreto (a) mistura dos materiais na betoneira (b) preenchimento do

molde com 1 camada de concreto (c) aplicaccedilatildeo de energia com o soquete para compactaccedilatildeo do concreto

Imediatamente apoacutes a mistura do concreto foram moldados corpos de prova ciliacutendricos na

dimensatildeo de 100 mm de diacircmetro por 200 mm de altura A moldagem dos corpos de prova foi

realizada com o auxiacutelio de soquete metaacutelico dotado de guia para aplicaccedilatildeo de energia conforme

descreve a ABNT NBR 7182 [59]

O processo de moldagem dos corpos de prova estaacute apresentado nas Figura 16b e Figura 16c

Os corpos de prova foram desmoldados 24 h apoacutes a moldagem cobertos com lona plaacutestica e mantidos

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 40

no laboratoacuterio em condiccedilotildees de temperatura e umidade respectivamente de 23plusmn1 ordmC e 58plusmn2 de ateacute

a data de realizaccedilatildeo dos ensaios

62 Meacutetodos de ensaio para avaliaccedilatildeo de concretos

621 Resistecircncia agrave compressatildeo

O ensaio de resistecircncia agrave compressatildeo tem o intuito de verificar a influecircncia do uso do aditivo

na resistecircncia mecacircnica de concretos O ensaio foi realizado com 3 corpos de prova ciliacutendricos de

100 mm de diacircmetro e 200 mm de altura retificados nas idades de 1 3 e 28 dias Foi utilizada uma

prensa universal TONI PACT 3000 de 100 tf A velocidade de aplicaccedilatildeo de pressatildeo foi igual a 045

MPas seguindo as recomendaccedilotildees da ABNT NBR 5739 [60]

622 Absorccedilatildeo apoacutes imersatildeo e fervura e iacutendice de vazios

O ensaio tem o intuito de verificar a influecircncia do aditivo na porosidade acessiacutevel agrave aacutegua da

matriz Este foi realizado com 3 corpos de prova ciliacutendricos de 100 mm de diacircmetro e 200 mm de

altura para a idade de 28 dias seguindo a ABNT NBR 9778 [61]

Os corpos de prova foram imersos em aacutegua por 3 dias e sua massa saturada foi determinada

Entatildeo foram secos a 60 oC por 3 dias e sua massa seca foi medida A absorccedilatildeo de aacutegua foi calculada

pela diferenccedila entre a massa saturada e seca em valores porcentuais em relaccedilatildeo agrave massa seca

63 Resultados e discussatildeo

631 Resistecircncia agrave compressatildeo

A Tabela 12 resume os resultados meacutedios de resistecircncia agrave compressatildeo dos concretos com o

desvio padratildeo e anaacutelise de variacircncia ldquoAnovardquo de cada medida Observa-se clara influecircncia do aditivo

compensador de retraccedilatildeo no aumento de resistecircncia mecacircnica do concreto em relaccedilatildeo agrave referecircncia

A amostra com 5 de aditivo apresentou maior resistecircncia agrave compressatildeo em todas as idades

analisadas

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 41

A partir da anaacutelise da Tabela 12 em relaccedilatildeo agrave Anova com uma confiabilidade de 95 obteve-

se o valor de ldquoprdquo inferior a 005 (5) para as amostras nas idades de ensaio de 1 3 e 28 dias Assim

observa-se que a diferenccedila entre as amostras referecircncia com 30 de aditivo e com 50 de aditivo

satildeo estatisticamente significativas para as trecircs idades de ensaio analisadas

Tabela 12 - Resultados meacutedios de resistecircncia agrave compressatildeo nas diferentes idades

Amostra fcm1 (MPa) fcm3 (MPa) fcm28 (MPa)

Sem aditivo 119 plusmn 056 149 plusmn 015 181 plusmn 078

30 de aditivo 130 plusmn 040 187 plusmn 051 197 plusmn 064

50 de aditivo 140 plusmn 050 196 plusmn 035 209 plusmn 028

Anova 00057 00019 00306

p

Concretos produzidos com o aditivo apresentaram maiores resistecircncias agrave compressatildeo que o

concreto referecircncia em todas as idades analisadas Empregando 3 de aditivo a resistecircncia agrave

compressatildeo aumenta 92 255 e 88 nas idades de 1 3 e 28 dias respectivamente Concretos

produzidos com 5 do aditivo apresentaram valores de resistecircncia a compressatildeo 177 315 e 157

superiores ao concreto referecircncia nas idades de 1 3 e 28 dias respectivamente

Conforme observado nos resultados de calorimetria isoteacutermica o aditivo compensador de

retraccedilatildeo contribui para acelerar a cineacutetica de hidrataccedilatildeo do cimento o que eacute capaz de aumentar o

preenchimento dos poros da matriz cimentiacutecia Assim essa aceleraccedilatildeo contribui para aumentar a

velocidade de formaccedilatildeo e precipitaccedilatildeo de C-S-H na matriz Com isso o emprego do aditivo promove

aumento na resistecircncia agrave compressatildeo do concreto

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 42

632 Absorccedilatildeo apoacutes imersatildeo e fervura e iacutendice de vazios

Os resultados obtidos de absorccedilatildeo de aacutegua e iacutendice de vazios por imersatildeo e fervura para

concretos na idade de 28 dias estatildeo apresentados na Figura 17 com o desvio padratildeo de cada resultado

Concretos produzidos com 3 de aditivo apresentaram valores de absorccedilatildeo de aacutegua e iacutendice de vazios

51 e 67 inferiores em relaccedilatildeo agrave amostra sem aditivo Empregando 5 do aditivo a absorccedilatildeo de

aacutegua e iacutendice de vazios diminuiacuteram 80 e 90 respectivamente

Figura 17 - Resultados meacutedios de absorccedilatildeo de aacutegua e iacutendice de vazios por imersatildeo e fervura obtidos de amostras sem

aditivo com 3 de aditivo e 5 de aditivo

Os resultados do ensaio de absorccedilatildeo de aacutegua e iacutendice de vazios por imersatildeo e fervura estatildeo

de acordo com o observado nos resultados de calorimetria isoteacutermica e resistecircncias agrave compressatildeo

pois o uso do aditivo promove o preenchimento dos poros de elementos cimentiacutecios

64 Conclusotildees do capiacutetulo

Neste capiacutetulo foram analisadas amostras de concreto produzidas em laboratoacuterio para os

ensaios de resistecircncia agrave compressatildeo e absorccedilatildeo de aacutegua apoacutes imersatildeo e fervura e iacutendice de vazios As

amostras de concreto analisadas foram as contendo 3 e 5 de aditivo de oacutexido de caacutelcio

supercalcinado comparadas em relaccedilatildeo agrave amostra sem aditivo

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 43

Concretos produzidos com 3 de aditivo apresentaram ganho de resistecircncia agrave compressatildeo de

92 255 e 88 nas idades de 1 3 e 28 dias respectivamente A amostra com 5 de aditivo

apresentou aumento de valores de resistecircncia agrave compressatildeo de 177 315 e 157 nas idades de 1 3

e 28 dias respectivamente em relaccedilatildeo agrave amostra sem aditivo

A anaacutelise ldquoAnovardquo foi aplicada entre as amostras e comprovou a significacircncia dos resultados

para as trecircs idades de ensaio analisadas

Os resultados obtidos a partir do ensaio de absorccedilatildeo de aacutegua e iacutendice de vazios por imersatildeo e

fervura apresentam valores menores para as amostras com o aditivo em relaccedilatildeo agrave amostra sem

aditivo Entretanto os resultados obtidos natildeo possuem diferenccedila significativa entre as amostras

analisadas o que prejudica a anaacutelise da influecircncia do aditivo nas propriedades fiacutesicas do concreto

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 44

7 Produccedilatildeo de tubos de concreto

Neste capiacutetulo eacute apresentado o processo de produccedilatildeo de tubos de concreto com o objetivo de

analisar a influecircncia do aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado nas propriedades fiacutesicas e

mecacircnicas desses elementos Os resultados do estudo compreendem tubos utilizados em redes de

aacutegua pluviais e esgoto sanitaacuterio Para tal satildeo analisados e discutidos os ensaios de compressatildeo

diametral e absorccedilatildeo de aacutegua por imersatildeo e fervura

71 Composiccedilatildeo de tubos de concreto

Os materiais aplicados nessa parte da campanha experimental estatildeo descritos na Tabela 2 e

no item 31 A dosagem utilizada para a produccedilatildeo de tubos de concreto foi fornecida pela empresa

Fermix Tubos para fabricar tubos tipo PA-2 com reforccedilo de armadura metaacutelica conforme descrito na

Tabela 11 e no item 61 Optou-se pela produccedilatildeo dessa categoria de tubos pois satildeo amplamente

utilizados no Brasil

Para a produccedilatildeo de tubos de concreto foram usadas as dosagens de amostras sem aditivo e

com 3 e 5 de aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado Assim foram produzidas trecircs

misturas diferentes conforme a amostra com trecircs tubos de concreto para cada amostra

72 Descriccedilatildeo dos tubos

Os tubos de concreto produzidos nesse estudo tinham diacircmetro nominal de 1000 mm como

ilustra a Figura 18 O diacircmetro nominal de 1000 mm foi selecionado com o objetivo de facilitar o

processo de produccedilatildeo uma vez que a faacutebrica manteacutem o conjunto de peccedilas e de armaduras disponiacuteveis

para este diacircmetro devido sua ampla utilizaccedilatildeo O volume estimado de cada tubo de concreto eacute de

05292 m3

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 45

Figura 18 - Principais dimensotildees (em mm) de tubos de concreto PA2 produzidos

Estudos com tubos de concreto com diacircmetro nominal de 1000 mm satildeo encontrados na

bibliografia [3] Os tubos satildeo classificados como PA2 a partir da classe de resistecircncia destinados

para atender o transporte de aacuteguas pluviais conforme a norma ABNT NBR 8890 [9] O reforccedilo

estrutural com armadura foi idecircntico para todos os tubos produzidos conforme o modelo padratildeo da

faacutebrica para tubos PA2 A composiccedilatildeo deste reforccedilo foi determinada conforme a ABNT NBR 8890

[9]

Aleacutem disso para manter o padratildeo de produccedilatildeo os tubos foram moldados a partir do

procedimento de produccedilatildeo da faacutebrica Dessa forma os materiais foram provenientes da mesma fonte

os tubos foram moldados no mesmo dia de forma subsequente e a partir dos mesmos equipamentos

e matildeo de obra Os materiais e dosagens empregados satildeo conforme o descrito no item 61

73 Processo de produccedilatildeo de tubos de concreto

Em primeiro lugar o accedilo foi cortado e a armadura foi previamente montada na Fermix Tubos

por uma equipe especializada Posteriormente a armadura foi fixada no interior do molde do tubo de

concreto com o auxiacutelio de um anel como mostra a Figura 19a Em seguida o conjunto (molde e

armadura) foi transportado para o interior da maacutequina de vibro-compressatildeo com o auxiacutelio do sistema

de pontes rolantes como apresenta a Figura 19b

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 46

(a) (b)

Figura 19 - Montagem do conjunto molde e armadura para fabricaccedilatildeo de tubos de concreto (a) fixaccedilatildeo da armadura no

molde (b) transporte do conjunto para a maacutequina de vibro-compressatildeo

Apoacutes o posicionamento correto do molde foi iniciada a produccedilatildeo de concreto Para tal foi

utilizada a maacutequina disponiacutevel na faacutebrica do modelo VRF e marca Menegotti A primeira etapa do

processo automaacutetico de produccedilatildeo do concreto consiste no lanccedilamento do cimento no misturador

como mostra a Figura 20

Figura 20 - Lanccedilamento do cimento no misturador para a produccedilatildeo do concreto para tubos

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 47

A segunda etapa do processo consiste no lanccedilamento de agregados no misturador a partir da

esteira como apresenta a Figura 21a O processo de mistura dos materiais foi de 150 s para a

produccedilatildeo de 1 m3 de concreto Previamente o aditivo compensador de retraccedilatildeo foi pesado

manualmente a partir de balanccedila eletrocircnica portaacutetil e foi colocado no misturador por um operador

no iniacutecio da mistura como mostra a Figura 21b

(a) (b)

Figura 21 - Processo de produccedilatildeo do concreto para tubos (a) transporte de agregados na esteira (b) lanccedilamento direto

do aditivo no misturador

Em seguida o concreto foi lanccedilado diretamente no equipamento de vibro-compressatildeo a partir

de esteiras automaacuteticas como apresenta a Figura 22a Por fim o procedimento de compactaccedilatildeo da

ponta do tubo de concreto apoacutes o preenchimento total do molde foi realizado a partir de anel

giratoacuterio Apoacutes a compactaccedilatildeo do concreto o conjunto (tubo de concreto no interior do molde) foi

imediatamente transportado para o piso para a retirada do molde com o auxiacutelio do sistema de pontes

rolantes como mostram as Figura 22b e Figura 22c

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 48

(a) (b) (c)

Figura 22 - Processo de moldagem do tubo de concreto (a) lanccedilamento do concreto no molde metaacutelico (b) e (c)

retirada do molde do tubo

Observou-se que durante o processo de produccedilatildeo dos tubos com 3 de aditivo a consistecircncia

do concreto desses tubos foi similar em relaccedilatildeo aos tubos sem aditivo Por outro lado observou-se

que o processo de produccedilatildeo dos tubos com 5 de aditivo apresentou um concreto mais consistente

durante a moldagem em relaccedilatildeo ao tubo de referecircncia

Dessa forma foi possiacutevel a moldagem de todos os tubos sem a adiccedilatildeo de aacutegua em relaccedilatildeo agrave

dosagem prevista O uso da mesma dosagem para todos os tubos permite comparar de forma efetiva

o efeito do aditivo nas amostras em questatildeo

Apoacutes a retirada dos moldes os tubos receberam acabamento final realizado por um operador

com o uso de desempenadeira e broxa plaacutesticas como mostra a Figura 23a Assim o tubo de concreto

foi coberto com lona plaacutestica por dois dias para evitar a perda de aacutegua como mostra a Figura 23b

Os tubos foram mantidos em local coberto e expostos ao ar ateacute a realizaccedilatildeo dos ensaios

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 49

(a) (b)

Figura 23 - Produccedilatildeo de tubos de concreto (a) acabamento final com auxiacutelio de desempenadeira e (b) cobertura do tubo

com lona plaacutestica apoacutes o acabamento

74 Meacutetodos

741 Compressatildeo diametral

A anaacutelise de compressatildeo diametral permite determinar a influecircncia do aditivo nas

propriedades mecacircnicas dos tubos de concreto de acordo com a ABNT NBR 8890 [9] O ensaio de

compressatildeo diametral foi realizado na Fermix Tubos a partir do meacutetodo de trecircs cutelos com a maacutequina

da marca Kratus e com ceacutelula de carga de 60 ton A velocidade de aplicaccedilatildeo de carga durante o ensaio

foi igual a 20 kNmin como recomenda a ABNT NBR 8890 [9]

Neste meacutetodo de ensaio o tubo de concreto foi apoiado em dois cutelos de madeira inferiores

separados em 20 cm e um cutelo de madeira superior centralizado acoplado ao equipamento

articulado O deslocamento vertical foi medido no ensaio conforme o deslocamento do pistatildeo como

mostra a Figura 24a e Figura 24b

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 50

(a) (b)

Figura 24 - Ensaio de compressatildeo diametral para tubo de concreto (a) tubo posicionado na maacutequina de ensaio com

painel de controle e (b) destaque para o apoio de trecircs cutelos

742 Absorccedilatildeo apoacutes imersatildeo e fervura e iacutendice de vazios

A influecircncia do aditivo nos tubos de concreto foi determinada conforme a ABNT NBR 9778

[61] Para tal foram extraiacutedos 3 testemunhos de cada conjunto de tubos de concreto em torno de 1

kg cada como determina a ABNT NBR 8890 [9] Os corpos de prova foram analisados em relaccedilatildeo agrave

absorccedilatildeo de aacutegua e iacutendice de vazios apoacutes saturaccedilatildeo e fervura conforme descrito no item 622

75 Resultados

751 Compressatildeo diametral

A Figura 25a apresenta os resultados de compressatildeo diametral individuais de trecircs tubos de

concreto para a amostra sem aditivo Observa-se que os trecircs tubos apresentaram comportamento

diferente ao longo de todo deslocamento principalmente os tubos ldquosem aditivo 2rdquo e ldquosem aditivo 3rdquo

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 51

(a)

(b)

(c)

Figura 25 - Resultados de compressatildeo diametral de trecircs tubos de concreto (a) amostra sem aditivo (b) amostra com 3

de aditivo e (c) amostra com 5 de aditivo

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 52

Aleacutem disso nota-se na Figura 25a que apoacutes a carga de pico os tubos apresentaram reduccedilatildeo

na capacidade de resistecircncia ateacute o deslocamento de 75 mm aproximadamente Esse fato ocorre

devido o posicionamento central da armadura metaacutelica em relaccedilatildeo agrave espessura do tubo sendo

necessaacuterio que ocorra um niacutevel de abertura inicial de fissura para solicitar a armadura [4]

A Figura 25b mostra os resultados de compressatildeo diametral individuais de trecircs tubos de

concreto para a amostra com 3 de aditivo Nota-se que apoacutes a carga de pico os tubos apresentaram

reduccedilatildeo na capacidade de resistecircncia ateacute o deslocamento de 100 mm aproximadamente Assim

observa-se que a amostra com 3 de aditivo apresentou carga de pico para um deslocamento maior

em relaccedilatildeo agrave amostra sem aditivo

A Figura 25c apresenta os resultados de compressatildeo diametral individuais de trecircs tubos de

concreto para a amostra com 5 de aditivo Observa-se que apoacutes a carga de pico os tubos

apresentaram reduccedilatildeo na capacidade de resistecircncia ateacute o deslocamento aproximadamente de 100

mm Assim nota-se que a amostra com 5 de aditivo apresentou carga de pico para um deslocamento

maior em relaccedilatildeo agrave amostra sem aditivo

A Figura 26 mostra as curvas tiacutepicas das amostras de tubo sem aditivo com 3 e 5 de

aditivo conforme o ensaio de compressatildeo diametral A curva tiacutepica selecionada para cada amostra

foi a respectiva curva que apresentou comportamento intermediaacuterio entre os trecircs tubos ensaiados por

amostra Nota-se que as amostras de tubos com 3 de aditivo e 5 de aditivo apresentaram valores

de carga maiores em relaccedilatildeo ao tubo de concreto sem aditivo

Figura 26 - Comparaccedilatildeo de resultados de compressatildeo diametral de trecircs tubos de concreto entre as amostras sem aditivo

com 3 de aditivo e 5 de aditivo

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 53

Na Figura 26 observa-se que na regiatildeo de deslocamento entre 50 e 100 mm a carga de pico

foi maior para as amostras com aditivo com 3 e 5 de aditivo Tal fato ocorre porque esta regiatildeo

do graacutefico refere-se ao comportamento do concreto poacutes-fissuraccedilatildeo que foi alterado entre as amostras

a partir do uso de aditivos baseados em oacutexido de caacutelcio supercalcinado [4]

A Tabela 13 apresenta os valores de cargas de fissura obtidos a partir do ensaio de compressatildeo

diametral para cada amostra Observa-se que os tubos de concretos com 3 e 5 de aditivo

apresentaram crescimento de valores maacuteximos de cargas de fissura respectivamente de 293 e 260

em relaccedilatildeo ao concreto sem aditivo Aleacutem disso os tubos de concreto com 3 e 5 de aditivo

apresentaram valores superiores de cargas de fissura em relaccedilatildeo ao valor miacutenimo de 60 kNm

estabelecido na ABNT NBR 8890 [9] para o tipo de tubo em questatildeo

Tabela 13 - Resultados de carga de fissura a partir do ensaio de compressatildeo diametral

Amostra de

tubo

Carga de fissura

(kNm)

Carga de fissura

maacutexima (kNm)

Valor meacutedio (kNm)

(Desvio Padratildeo)

Coeficiente de

variaccedilatildeo ()

Sem aditivo

513

593 551 (402) 729 547

593

3 aditivo

660

767 696 (615) 885 767

660

5 aditivo

681

747 702 (385) 548 747

680

A Tabela 14 mostra os valores de cargas de ruptura obtidos no ensaio de compressatildeo diametral

para cada amostra Nota-se que os concretos com 3 e 5 de aditivo apresentaram respectivamente

valores maacuteximos de cargas de ruptura maiores de 138 e 58 em relaccedilatildeo ao concreto sem aditivo

Ainda as trecircs amostras apresentaram apenas um resultado de cada tubo ensaiado que apresentou

carga de ruptura maior que o limite de 90 kNm estabelecido na ABNT NBR 8890 [9]

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 54

Tabela 14 - Resultados de carga de ruptura a partir do ensaio de compressatildeo diametral

Amostra de

tubo

Carga de ruptura

(kNm)

Carga de ruptura

maacutexima (kNm)

Valor meacutedio (kNm)

(Desvio Padratildeo)

Coeficiente de

variaccedilatildeo ()

Sem aditivo

807

920 858 (575) 671 847

920

3 aditivo

887

1047 916 (1193) 1303 1047

813

5 aditivo

873

973 891 (749) 841 973

827

Conforme a bibliografia [34] nota-se que o ensaio de compressatildeo diametral pode apresentar

coeficientes de variaccedilatildeo consideraacuteveis entre os corpos de prova da mesma amostra como observado

em estudos de tubos de concreto reforccedilados com armaduras e fibras metaacutelicas

Em siacutentese tubos de concreto com o aditivo apresentaram maiores resistecircncias agraves cargas de

fissura e de ruptura no ensaio de compressatildeo diametral em relaccedilatildeo aos tubos sem aditivo Tal fato eacute

observado principalmente nos resultados de carga de fissura e na respectiva regiatildeo do graacutefico pois

esses valores estatildeo relacionados ao desempenho do concreto sem influecircncia da armadura

Assim como observado nos concretos produzidos em laboratoacuterio o aditivo baseado em oacutexido

de caacutelcio supercalcinado gerou aumento de resistecircncia nos tubos de concreto Tal fato contribui para

preencher os poros da matriz cimentiacutecia e promove o aumento da velocidade de formaccedilatildeo e

precipitaccedilatildeo de C-S-H na matriz Com isso eacute possiacutevel concluir que o emprego do aditivo promove

aumento de resistecircncia do concreto

752 Absorccedilatildeo apoacutes imersatildeo e fervura e iacutendice de vazios

Os resultados obtidos a partir dos ensaios de absorccedilatildeo de aacutegua e iacutendice de vazios por imersatildeo

e fervura para corpos de provas preparados a partir de testemunhos extraiacutedos de tubos de concreto

estatildeo apresentados na Figura 27 Concretos produzidos com 3 de aditivo apresentaram valores

menores de absorccedilatildeo de aacutegua e iacutendice de vazios de 068 e 076 respectivamente em relaccedilatildeo agrave

amostra sem aditivo O emprego de 5 do aditivo em tubos resultou na diminuiccedilatildeo da absorccedilatildeo de

aacutegua e iacutendice de vazios de 818 e 718 respectivamente

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 55

Figura 27 - Resultados meacutedios de absorccedilatildeo de aacutegua e iacutendice de vazios por imersatildeo e fervura de amostras de tubos de

concreto sem aditivo com 3 de aditivo e 5 de aditivo

Nota-se que as amostras extraiacutedas dos tubos com aditivo apresentaram menor absorccedilatildeo de

aacutegua e iacutendice de vazios em relaccedilatildeo a amostra sem aditivo Tambeacutem a diminuiccedilatildeo da absorccedilatildeo de

aacutegua e iacutendice de vazios gerada pelo uso do aditivo foi observada nos concretos produzidos em

laboratoacuterio uma vez que a aplicaccedilatildeo do aditivo promove o preenchimento dos poros de matrizes

cimentiacutecios Assim os resultados do ensaio estatildeo conforme o observado nos resultados de

calorimetria isoteacutermica e os ensaios realizados nos concretos produzidos em laboratoacuterio

Todavia estes resultados natildeo apresentaram diferenccedila expressiva o que dificulta a anaacutelise da

influecircncia do aditivo nesta propriedade Todas as amostras estatildeo conforme o limite de absorccedilatildeo de

8 determinado pela ABNT NBR 8890 [9]

76 Conclusotildees do capiacutetulo

Neste capiacutetulo foram avaliados os tubos de concreto produzidos com a amostra sem aditivo

e as amostras com 3 e 5 de aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado O estudo analisou

trecircs resultados do ensaio de compressatildeo diametral por amostra A partir dessas amostras foram

extraiacutedos corpos de prova para realizar o ensaio de absorccedilatildeo apoacutes imersatildeo e fervura e iacutendice de vazios

Os resultados obtidos no ensaio de compressatildeo diametral apresentaram comportamento similar ao

longo de todo deslocamento para cada amostra

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 56

A partir dos resultados graacuteficos do ensaio de compressatildeo diametral observa-se que apoacutes a

carga de pico as amostras sem aditivo apresentaram reduccedilatildeo na capacidade de resistecircncia ateacute o

deslocamento aproximadamente de 75 mm Por outro lado as amostras com 3 e 5 de aditivo

apresentaram reduccedilatildeo na capacidade de resistecircncia ateacute o deslocamento aproximadamente de 100

mm Assim nota-se que as amostras com aditivo apresentaram carga de pico para um deslocamento

maior em relaccedilatildeo agrave amostra sem aditivo

Aleacutem disso nos resultados graacuteficos do ensaio nota-se na regiatildeo de deslocamento entre 50 e

100 mm que a carga de pico foi significativamente maior para as amostras com aditivo com 3 e 5

de aditivo em relaccedilatildeo agrave amostra referecircncia Esta regiatildeo do graacutefico refere-se ao comportamento de

poacutes-fissuraccedilatildeo do concreto o que mostra a influecircncia do aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio

supercalcinado no comportamento de tubos de concreto [4]

A partir dos valores obtidos no ensaio de compressatildeo diametral nota-se que as amostras com

3 e 5 de aditivo apresentaram valores maacuteximos de cargas de fissura maiores respectivamente em

relaccedilatildeo ao concreto sem aditivo de 293 e 260 Ademais as amostras com o aditivo possuem

valores superiores de cargas de fissura conforme determina a ABNT NBR 8890 [9] para tubos PA2

Em relaccedilatildeo aos resultados obtidos a partir dos ensaios de absorccedilatildeo de aacutegua e iacutendice de vazios por

imersatildeo e fervura nota-se que as amostras com aditivo apresentaram valores menores em relaccedilatildeo agrave

amostra sem aditivo Contudo os resultados obtidos no ensaio natildeo apresentaram diferenccedila relevante

entre as amostras o que impede a anaacutelise da influecircncia do aditivo nas propriedades fiacutesicas de tubos

de concreto

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 57

8 Procedimento de fabricaccedilatildeo cura e utilizaccedilatildeo de tubos de concreto com

oacutexido de caacutelcio supercalcinado

Para a produccedilatildeo de tubos de concreto eacute fundamental selecionar materiais adequados

conforme ensaios de laboratoacuterio para a caracterizaccedilatildeo dos materiais e normas teacutecnicas pertinentes

Dessa forma com o desenvolvimento da tecnologia dos materiais aleacutem da aplicaccedilatildeo de materiais

convencionais para a produccedilatildeo de concreto satildeo aplicados adiccedilotildees e aditivos

A norma ABNT NBR 11768-1 [17] determina a anaacutelise de requisitos gerais para aditivos

usuais no Brasil Desse modo a norma relaciona a propriedade do aditivo com os respectivos meacutetodos

de ensaio e requisitos Em relaccedilatildeo ao aditivo composto por oacutexido de caacutelcio supercalcinado eacute

pertinente analisar as propriedades de homogeneidade do material e a uniformidade de sua cor Ainda

os requisitos especiacuteficos para aditivos compensadores de retraccedilatildeo satildeo determinados na ABNT NBR

11768-1 [17] conforme a caracterizaccedilatildeo de aditivos com aspecto de poacute

Eacute fundamental compor a amostragem de aditivos em poacute Para aditivos comercializados em

recipientes como tambores e contecircineres eacute necessaacuterio destacar nestes as respectivas identificaccedilotildees e

informaccedilotildees do aditivo Por outro lado para aditivos comercializados a granel eacute fundamental a

transmissatildeo das identificaccedilotildees e informaccedilotildees no momento do despacho

Aleacutem disso a norma ABNT NBR 8890 [9] determina que aditivos para concreto de tubos

devem ser armazenados em locais apropriados Assim estes locais devem proteger os aditivos de

intempeacuteries umidade e calor e eacute necessaacuterio respeitar o prazo de validade desses materiais

Apoacutes a seleccedilatildeo dos materiais eacute necessaacuterio realizar a dosagem do concreto Para tal satildeo

determinadas as proporccedilotildees de materiais mais adequadas Neste estudo a dosagem de concreto

aplicada foi a usual da faacutebrica para produccedilatildeo de tubos PA2 Vale ressaltar que o aditivo eacute adicionado

ou seja natildeo eacute necessaacuteria a substituiccedilatildeo parcial sobre a massa de cimento ou agregado miuacutedo o que

facilita a dosagem de concreto

Propotildeem-se que o estudo de dosagem contemple a umidade oacutetima do concreto com o aditivo

Desse modo a partir da umidade oacutetima eacute possiacutevel obter a quantidade de aacutegua adequada para a

consistecircncia ideal do concreto o que permite melhor desempenho do tubo No estudo realizado a

quantidade de aacutegua foi a mesma para todas as amostras com o objetivo de comparar as amostras a

partir da uacutenica variaacutevel de uso do aditivo

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 58

Para a produccedilatildeo de tubos de concreto armado eacute necessaacuteria a montagem preacutevia do reforccedilo de

accedilo o que usualmente eacute produzido na proacutepria faacutebrica de tubos como mostra a Figura 28a Apoacutes a

produccedilatildeo do reforccedilo de accedilo eacute necessaacuterio posicionaacute-lo no interior do molde o que possibilita o

transporte do conjunto para o interior da maacutequina de vibraccedilatildeo conforme a Figura 28b Deve-se

posicionar a armadura para que o seu cobrimento miacutenimo no tubo seja respeitado

(a) (b)

Figura 28 - Etapas preacutevias para a produccedilatildeo de tubos de concreto (a) montagem do reforccedilo de accedilo (b) fixaccedilatildeo do

reforccedilo de accedilo no molde

No estudo em questatildeo foi realizada a produccedilatildeo de tubos de concreto PA2 com o aditivo

baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado Para tal o processo de produccedilatildeo do concreto foi realizado

a partir da mistura automaacutetica dos materiais no misturador conforme o padratildeo da faacutebrica Durante a

mistura do concreto o aditivo anteriormente pesado de forma manual foi colocado no misturador por

um operador como mostra a Figura 29

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 59

Figura 29 - Lanccedilamento manual do aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado no misturador para a produccedilatildeo de tubos de

concreto

Contudo para uma operaccedilatildeo em larga escala este meacutetodo de produccedilatildeo pode causar erros e

atrasar o processo de produccedilatildeo principalmente devido ao trabalho manual Dessa forma propotildee-se

que o aditivo seja armazenado e dosado de acordo com o procedimento usual do cimento aplicado na

fabricaccedilatildeo de tubos de concreto uma vez que ambos os materiais possuem aspecto de poacute

Eacute proposto na literatura que o cimento utilizado na produccedilatildeo de tubos de concreto deve ser

armazenado em silos metaacutelicos a granel o que facilita a dosagem por massa Ainda recomenda-se

realizar a dosagem gravitacional bem como posicionar o dosador gravitacional sobre o misturador

a fim de garantir a descarga integral dos materiais conforme a Figura 30 [29]

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 60

Figura 30 - Silo de cimento gravitacional posicionado sobre o misturador para a fabricaccedilatildeo de tubos de concreto

No caso da impossibilidade de utilizar o misturador por gravidade eacute recomendado aplicar

transportadores helicoidais Sobretudo para plantas nas quais o silo de cimento estaacute posicionado em

niacutevel diferente do misturador [29]

Em seguida a mistura do concreto este eacute lanccedilado diretamente no molde previamente acoplado

na maacutequina de vibraccedilatildeo O modo de lanccedilamento depende do layout especiacutefico da faacutebrica como eacute

funccedilatildeo do nuacutemero de moldes que recebem o concreto e tipo de misturador Este transporte entre a

unidade dosadora e o local do sistema produtivo pode ser realizado por vagonetas skip ou esteiras

transportadoras A partir da fabricaccedilatildeo de tubos de concreto com aditivo observou-se que o transporte

deste concreto ateacute o molde deve ser realizado conforme o procedimento usual da faacutebrica a partir do

uso de esteiras rolantes como mostra a Figura 31

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 61

Figura 31 - Transporte do concreto do misturador para o molde na maacutequina de vibro-compressatildeo a partir do uso de

esteiras rolantes

Posteriormente a moldagem do tubo estes devem ser retirados da maacutequina e posicionados na

aacuterea destinada para a cura na posiccedilatildeo vertical como determina a ABNT NBR 8890 [9] Apoacutes a cura

os tubos devem ser transportados para a aacuterea de estocagem Este processo natildeo difere para os tubos

produzidos com o aditivo

A cura por proteccedilatildeo superficial eacute a cura inicial usualmente aplicada para tubos de concreto

A partir da produccedilatildeo de tubos de concreto com o aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado

produzidos neste estudo observou-se que o procedimento convencional de cura pode ser aplicado

para tubos com aditivo conforme a Figura 32 Assim o procedimento convencional de acabamento

das superfiacutecies internas e externas pode ser aplicado para os tubos produzidos com aditivo

Figura 32 - Processo de cura de tubos de concreto com cobertura de lona plaacutestica apoacutes o acabamento

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 62

81 Conclusotildees do capiacutetulo

Neste capiacutetulo foi analisado o procedimento de fabricaccedilatildeo cura e utilizaccedilatildeo de tubos de

concreto com oacutexido de caacutelcio supercalcinado a partir de estudos e normas teacutecnicas pertinentes assim

como as observaccedilotildees realizadas durante a produccedilatildeo de tubos de concreto com o aditivo na faacutebrica

As normas ABNT NBR 11768-1 [17] e ABNT NBR 8890 [9] especificam diretrizes para a

anaacutelise amostragem e armazenamento de aditivos com aspecto de poacute Esses requisitos devem ser

aplicados para o uso do aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado para a produccedilatildeo de tubos de

concreto

A dosagem de concreto utilizada no estudo foi a usual da faacutebrica para produccedilatildeo de tubos PA2

para o concreto sem o aditivo Para amostras com 3 e 5 de aditivo de oacutexido de caacutelcio

supercalcinado a dosagem de concreto natildeo sofreu alteraccedilotildees da quantidade de aacutegua ou substituiccedilatildeo

parcial de outros materiais

Do mesmo modo o reforccedilo de accedilo foi o habitual da faacutebrica para produccedilatildeo de tubos PA2 para

as amostras sem aditivo e com o aditivo Com o conjunto do reforccedilo de accedilo posicionado no molde no

interior da maacutequina de vibraccedilatildeo foi possiacutevel iniciar a mistura do concreto A produccedilatildeo das amostras

com o aditivo difere em relaccedilatildeo a inclusatildeo do aditivo de maneira manual Para tal o aditivo foi pesado

em balanccedila e colocado no misturador por um operador

Incluir uma etapa manual no processo de produccedilatildeo de tubos pode ser inviaacutevel para uma

operaccedilatildeo em larga escala Assim propotildee-se que o aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado seja

armazenado e dosado conforme o procedimento atual da faacutebrica aplicado para o cimento Os demais

processos de produccedilatildeo dos tubos cura e armazenamentos natildeo apresentaram diferenccedilas para os tubos

com o aditivo

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 63

9 Conclusotildees

A massa especiacutefica do aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado estaacute de acordo com estudos

anteriores [6] e conforme os paracircmetros da ABNT NBR 11768-1 [17] O aditivo apresentou

composiccedilatildeo mineraloacutegica conforme as diretrizes da ABNT NBR 11768-1 [17]

A inclusatildeo do aditivo em pasta cimentiacutecia acelera a cineacutetica de reaccedilotildees de hidrataccedilatildeo do

cimento uma vez que o aditivo eacute capaz de gerar aumento da concentraccedilatildeo do iacuteon Ca2+ que acelera o

periacuteodo de induccedilatildeo

O aditivo natildeo alterou de forma expressiva a composiccedilatildeo mineraloacutegica de pastas cimentiacutecias

Contudo observou-se maior presenccedila de hidroacutexido de caacutelcio e C-S-H nas amostras com o aditivo A

amostra com 5 de aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado foi caracterizada conforme a

determinaccedilatildeo da ABNT NBR 11768-1 [17] para aditivos compensadores de retraccedilatildeo tipo G

Concretos produzidos em laboratoacuterio com o aditivo apresentaram aumento de resistecircncia agrave

compressatildeo conforme o observou-se o aumento da velocidade de formaccedilatildeo e precipitaccedilatildeo de C-S-H

na matriz Todavia a anaacutelise das propriedades fiacutesicas de concretos natildeo apresentaram diferenccedilas

expressivas

O uso do aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado influenciou as propriedades

mecacircnicas de tubos de concreto principalmente em relaccedilatildeo agrave poacutes-fissuraccedilatildeo As amostras de tubo

com o aditivo apresentaram incremento de resistecircncia sobretudo em relaccedilatildeo agrave carga de fissura A

anaacutelise fiacutesica de tubos apresentou resultados similares

As observaccedilotildees durante o processo de fabricaccedilatildeo de tubos de concreto com o aditivo de oacutexido

de caacutelcio supercalcinado mostraram que o uso do aditivo alterou a etapa de mistura do concreto Deste

modo com base na literatura propotildee-se a adequaccedilatildeo da faacutebrica para armazenar e dosar o aditivo em

poacute conforme a praacutetica usual da induacutestria para o cimento Esta adequaccedilatildeo eacute capaz de tornar o processo

eficiente em larga escala e com poucas alteraccedilotildees na planta e no processo da faacutebrica

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 64

91 Aplicabilidade da pesquisa e sugestotildees para pesquisas futuras

Os resultados obtidos nesse projeto de pesquisa natildeo podem ser extrapolados para toda e

qualquer aplicaccedilatildeo de aditivos baseados em oacutexido de caacutelcio supercalcinado e nem para qualquer

dosagem e reforccedilo de tubo de concreto Desse modo estudos direcionados devem ser realizados para

garantir a aplicaccedilatildeo dos resultados em situaccedilotildees especiacuteficas

Para a realizaccedilatildeo de estudos futuros que relacionam a aplicaccedilatildeo do aditivo baseado em oacutexido

de caacutelcio supercalcinado com concretos de consistecircncia seca os seguintes temas satildeo sugeridos

bull Comparaccedilatildeo desses resultados com os obtidos por meio da produccedilatildeo de tubos de concreto de

pequeno diacircmetro sem o reforccedilo de armadura

bull Produccedilatildeo de elementos de concreto com consistecircncia seca a fim de avaliar o efeito do aditivo

baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado na variaccedilatildeo dimensional como o procedimento da

norma ASTM C 1581 [62]

bull Comparaccedilatildeo da durabilidade de tubos de concreto produzidos com e sem o aditivo baseado em

oacutexido de caacutelcio supercalcinado

Comparaccedilatildeo desses resultados com os obtidos por meio da produccedilatildeo de tubos de concreto

com estudo em laboratoacuterio do teor oacutetimo de aacutegua para os concretos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 65

10 Publicaccedilotildees

O projeto em questatildeo resultou em uma publicaccedilatildeo de artigo em congresso nacional e um

depoacutesito de pedido de patente respectivamente conforme as referecircncias

OLIVEIRA C U POLIZEL M M SILVA C O QUARCIONI V A SALVADOR R

P Aplicaccedilatildeo de aditivos compensadores de retraccedilatildeo em concretos de consistecircncia seca 62deg

Congresso Brasileiro do Concreto Evento virtual IBRACON 2020

OLIVEIRA C U SILVA C O V A SALVADOR R P VANETTI R GIMENEZ A

B Produccedilatildeo de tubos de concreto com a adiccedilatildeo de aditivo compensador de retraccedilatildeo composto por

oacutexido de caacutelcio supercalcinado BR n 20 2020 019004 6 Depositantes SALVADOR R P

CHIMICA EDILE DO BRASIL LTDA e FERMIX INDUacuteSTRIA E COMEacuteRCIO LTDA Depoacutesito

23 set 2020

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 66

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 70

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido

de caacutelcio supercalcinado

UNIVERSIDADE SAtildeO JUDAS TADEU

Programa de Mestrado Profissional em Engenharia Civil

ANAacuteLISE DE DESEMPENHO FIacuteSICO E MECAcircNICO DE TUBOS DE

CONCRETO PRODUZIDOS COM ADITIVO BASEADO EM OacuteXIDO DE

CAacuteLCIO SUPERCALCINADO

Dissertaccedilatildeo apresentada ao Programa de Poacutes-

Graduaccedilatildeo Stricto Sensu em Engenharia Civil da

Universidade Satildeo Judas Tadeu como requisito

parcial para obtenccedilatildeo do tiacutetulo de Mestre em

Engenharia Civil

Aacuterea de conhecimento Engenharia Civil

Especialidade Materiais e Componentes de

Construccedilatildeo

Orientador Prof Dr Renan Piacutecolo Salvador

Coorientador Prof Me Claacuteudio Oliveira Silva

Satildeo Paulo

Outubro de 2021

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido

de caacutelcio supercalcinado

DEDICATOacuteRIA

Aos meus pais Antocircnio e Lucimara por todo amor e incentivo

incondicional Ao maior engenheiro de todos os tempos o

criador de todas as coisas o uacutenico capaz de fazer obras perfeitas

Deus

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido

de caacutelcio supercalcinado

AGRADECIMENTOS

Profissionais familiares e amigos tornaram concreto este projeto de pesquisa Na

impossibilidade de listar todos os envolvidos registro alguns agradecimentos pontuais

Aos meus orientadores Prof Me Claacuteudio Oliveira Silva e Prof Dr Renan Piacutecolo Salvador

pelo incentivo confianccedila dedicaccedilatildeo direcionamento e por todo conhecimento compartilhado A eles

minha sincera gratidatildeo

Agrave toda famiacutelia Universidade Satildeo Judas Tadeu que tornaram minha formaccedilatildeo humana e

acadecircmica possiacutevel bem como este estudo Aos professores das disciplinas de mestrado que cursei

os inesqueciacuteveis e excelentes profissionais mestres e doutores sobretudo educadores Aos

colaboradores e teacutecnicos da Universidade Satildeo Judas Tadeu pela competecircncia e auxiacutelio em todas as

etapas deste trabalho em especial aos colaboradores do laboratoacuterio Igor Cleyton e Fernando Ainda

agradeccedilo ao apoio e dedicaccedilatildeo da Eng Caroline Cardoso

Em especial agradeccedilo aos alunos de iniciaccedilatildeo cientiacutefica Matheus Polizel e Mariana Silva

Espero ter contribuiacutedo com o futuro de vocecircs que com certeza seraacute brilhante Obrigada pelo apoio e

dedicaccedilatildeo para superarmos todos os contratempos atuais

Agrave empresa Chimica Edile do Brasil com destaque ao CEO Riccardo Vannetti por apoiar de

forma completa este projeto de pesquisa por meio do fornecimento de aditivos aporte financeiro e

compartilhamento de todo conhecimento teacutecnico Tambeacutem por acreditar na importacircncia e potencial

da pesquisa cientiacutefica no Brasil

Agrave toda equipe da empresa Fermix Tubos em especial aos Engenheiros Aliacuterio Gimenez e Joseacute

Carlos por todo apoio ao projeto com dedicaccedilatildeo e prontidatildeo na doaccedilatildeo de materiais realizaccedilatildeo da

produccedilatildeo de tubos de concreto ensaios de compressatildeo diametral e todo suporte teacutecnico

Ao Instituto Acircnima Educaccedilatildeo que busca fomentar a educaccedilatildeo e pesquisa cientiacutefica no Brasil

pela parceria nesta pesquisa Em destaque para Paloma Gomes Rodrigues e Marlon Leal Marcelino

por todo suporte com prontidatildeo e competecircncia

Agraves instituiccedilotildees e universidades que tornaram o programa experimental possiacutevel e satildeo o

alicerce da pesquisa cientiacutefica do paiacutes Ao Instituto de Pesquisas Tecnoloacutegicas (IPT) em especial

Anderson Lopes de Andrade Sergio Soares de Lima e Valdecir Angelo Quarcioni por toda a

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido

de caacutelcio supercalcinado

dedicaccedilatildeo e atenccedilatildeo Aos profissionais competentes da Universidade de Satildeo Paulo (USP) por todo

suporte teacutecnico e auxiacutelio

Aos profissionais da Associaccedilatildeo Brasileira de Cimento Portland (ABCP) por todo o apoio e

suporte incondicional em especial ao time do laboratoacuterio de concreto meus eternos amigos Antocircnio

Eng Ariel Eng Dayvid Felipe Custodio Felipe Diniz Joseacute Ciacutecero Marcelo e Rubens Montanari

Aos profissionais Arnaldo Battagin e Me Claacuteudio Oliveira Silva por todo apoio agrave esta pesquisa e

tantas outras que promovem avanccedilos significativos para a aacuterea de cimentiacutecios e para a sociedade

brasileira

Um agradecimento especial para os amigos que acreditaram no meu potencial e tornaram este

projeto possiacutevel assim como satildeo motivo de felicidade constante em minha vida Ma Viviam

Aparecida Vaz Pedrozo Cardoso e Joseacute Ciacutecero Ferreira da Silva

A Deus por ter me proporcionado sauacutede paz inteligecircncia e pessoas maravilhosas que

tornaram esta etapa da minha vida possiacutevel

Enfim agrave minha famiacutelia e base meus pais Antocircnio Joseacute Xavier de Oliveira e Lucimara Cristina

Umbinger de Oliveira pelo amor incondicional e por todo sacrifiacutecio Aos meus irmatildeos e cunhadas

Emerson Rafael Talita e Tamires por todo apoio e carinho Agraves minhas tias Juraci (in memoriam)

Silvana e Marcia por todo amor Ao meu namorado Bruno por todo amor incondicional e dedicaccedilatildeo

Agrave minha prima Bruna por ser minha melhor amiga e sempre me incentivar Aos meus avoacutes maternos

e paternos (in memoriam) pelo apoio Agrave minha amada sobrinha Melissa que cultive o amor pelo

aprendizado e a curiosidade para sempre realizar novas descobertas

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido

de caacutelcio supercalcinado

RESUMO

Tubos de concreto satildeo amplamente utilizados em redes de aacuteguas pluviais e esgoto sanitaacuterio no Brasil

Esses elementos necessitam cumprir os criteacuterios de resistecircncia mecacircnica e estanqueidade conforme

determina a ABNT NBR 88902020 Aditivos compensadores de retraccedilatildeo satildeo difundidos na induacutestria

de pavimentos de concreto no paiacutes Esses aditivos baseados em oacutexido de caacutelcio supercalcinado

apresentam expansatildeo volumeacutetrica podendo ser empregados em concreto para compensar sua

retraccedilatildeo Aleacutem disso os produtos gerados pelo aditivo podem preencher os poros do concreto e

diminuir sua permeabilidade bem como aumentar sua resistecircncia mecacircnica Nesse contexto o

objetivo desta pesquisa eacute empregar o aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado na fabricaccedilatildeo

de tubos de concreto para proporcionar maior estabilidade volumeacutetrica estanqueidade e resistecircncia

mecacircnica A composiccedilatildeo quiacutemica e mineraloacutegica do aditivo foi caracterizada e a influecircncia do aditivo

na cineacutetica e nos mecanismos de hidrataccedilatildeo do cimento foi avaliada As propriedades fiacutesicas e

mecacircnicas de argamassas concretos e tubos de concreto foram analisadas Os resultados obtidos

mostram que o aditivo acelera a hidrataccedilatildeo do cimento contribuindo para aumentar o grau de

hidrataccedilatildeo de pastas em curta idade Tal fato contribui para o aumento de resistecircncia mecacircnica de

concretos produzidos em laboratoacuterio e de tubos Para finalizar foi elaborado um procedimento de

fabricaccedilatildeo cura e utilizaccedilatildeo de tubos de concreto produzidos com o aditivo

Palavras-chave Tubos de concreto oacutexido de caacutelcio supercalcinado aditivo compensador de

retraccedilatildeo propriedades mecacircnicas

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido

de caacutelcio supercalcinado

ABSTRACT

Concrete pipes are widely used in rainwater and sanitary sewage networks in Brazil These elements

need to meet mechanical strength and tightness criteria as determined by ABNT NBR 88902020

Shrinkage compensating admixtures are widespread in the concrete paving industry in the country

These admixtures based on supercalcined calcium oxide present volumetric expansion that

compensates concrete shrinkage In addition the products generated by the admixture may fill the

pores of the concrete and decrease its permeability as well as increase its mechanical strength In this

context the objective of this research is to use the admixtures based on supercalcined calcium oxide

to manufacture concrete pipes to provide greater volumetric stability tightness and mechanical

strength The chemical and mineralogical composition of the admixture were characterized and the

in influence of the admixture on the kinetics and mechanisms of hydration were analyzed In addition

the physical and mechanical properties of mortars concretes and concrete pipes produced with the

admixture were evaluated Results showed that the admixture accelerates cement hydration

contributing to increase the degree of hydration of pastes This fact contributes to the increase in the

mechanical strength of concrete specimens and pipes Finally a procedure to manufacture cure and

use concrete pipes with the admixtures was elaborated

Keywords concrete pipe supercalcined calcium oxide shrinkage compensating admixture

mechanical properties

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido

de caacutelcio supercalcinado

LISTA DE FIGURAS

Figura 1 - Esquema do programa experimental conduzido 4

Figura 2 - Fases de hidrataccedilatildeo do cimento Portland como visto em um calorimeacutetrico isoteacutermico 7

Figura 3 - Variaccedilotildees dimensionais de um concreto convencional e um concreto de retraccedilatildeo

compensada 11

Figura 4 - Comparaccedilatildeo de curvas de resistecircncia agrave compressatildeo ao longo do tempo de um concreto sem

aditivos (Referecircncia) concreto com aditivo de oacutexido de caacutelcio (CaO) e concreto com aditivos de

oacutexido de caacutelcio e redutor de retraccedilatildeo (CaO+SRA) 12

Figura 5 - Produccedilatildeo de tubos de concreto com equipamento de compressatildeo radial 15

Figura 6 - Semicorte longitudinal tiacutepico de tubos com encaixe (a) macho e fecircmea e (b) ponta e bolsa

16

Figura 7 - Meacutetodos de ensaio de tubos ensaios de (a) trecircs cutelos (b) dois cutelos (c) colchatildeo de

areia e (d) Minnesota 17

Figura 8 - Esquema do ensaio de compressatildeo diametral para tubo de encaixe ponta e bolsa visto que

L eacute o comprimento uacutetil do tubo 17

Figura 9 - Curvas de distribuiccedilatildeo do tamanho de partiacutecula do cimento CP V ARI RS e aditivo 22

Figura 10 - Curvas de fluxo de calor de pastas de 0 a 1 h para amostras de pastas cimentiacutecias e a pasta

com 100 aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado 27

Figura 11 - Curvas de fluxo de calor de pastas de 0 a 24 h para amostras de pastas cimentiacutecias e a

pasta 100 aditivo 28

Figura 12 - Imagens obtidas por MEV de pastas cimentiacutecias para as amostras (a) sem aditivo (b) com

3 de aditivo e (c) 5 de aditivo 31

Figura 13 - Imagens obtidas por MEV de pastas cimentiacutecias para as amostras (a) sem aditivo (b) com

3 de aditivo e (c) 5 de aditivo 32

Figura 14 - Aparato para determinaccedilatildeo para o ensaio de variaccedilatildeo dimensional A seta azul indica a

posiccedilatildeo do corpo de prova durante o ensaio 35

Figura 15 - Resultados de variaccedilatildeo dimensional por idade de argamassas para amostras sem aditivo

com 3 de aditivo e 5 de aditivo 36

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido

de caacutelcio supercalcinado

Figura 16 - Produccedilatildeo dos corpos de prova de concreto (a) mistura dos materiais na betoneira (b)

preenchimento do molde com 1 camada de concreto (c) aplicaccedilatildeo de energia com o soquete para

compactaccedilatildeo do concreto 39

Figura 17 - Resultados meacutedios de absorccedilatildeo de aacutegua e iacutendice de vazios por imersatildeo e fervura obtidos

de amostras sem aditivo com 3 de aditivo e 5 de aditivo 42

Figura 18 - Principais dimensotildees (em mm) de tubos de concreto PA2 produzidos 45

Figura 19 - Montagem do conjunto molde e armadura para fabricaccedilatildeo de tubos de concreto (a)

fixaccedilatildeo da armadura no molde (b) transporte do conjunto para a maacutequina de vibro-compressatildeo 46

Figura 20 - Lanccedilamento do cimento no misturador para a produccedilatildeo do concreto para tubos 46

Figura 21 - Processo de produccedilatildeo do concreto para tubos (a) transporte de agregados na esteira (b)

lanccedilamento direto do aditivo no misturador 47

Figura 22 - Processo de moldagem do tubo de concreto (a) lanccedilamento do concreto no molde

metaacutelico (b) e (c) retirada do molde do tubo 48

Figura 23 - Produccedilatildeo de tubos de concreto (a) acabamento final com auxiacutelio de desempenadeira e

(b) cobertura do tubo com lona plaacutestica apoacutes o acabamento 49

Figura 24 - Ensaio de compressatildeo diametral para tubo de concreto (a) tubo posicionado na maacutequina

de ensaio com painel de controle e (b) destaque para o apoio de trecircs cutelos 50

Figura 25 - Resultados de compressatildeo diametral de trecircs tubos de concreto (a) amostra sem aditivo

(b) amostra com 3 de aditivo e (c) amostra com 5 de aditivo 51

Figura 26 - Comparaccedilatildeo de resultados de compressatildeo diametral de trecircs tubos de concreto entre as

amostras sem aditivo com 3 de aditivo e 5 de aditivo 52

Figura 27 - Resultados meacutedios de absorccedilatildeo de aacutegua e iacutendice de vazios por imersatildeo e fervura de

amostras de tubos de concreto sem aditivo com 3 de aditivo e 5 de aditivo 55

Figura 28 - Etapas preacutevias para a produccedilatildeo de tubos de concreto (a) montagem do reforccedilo de accedilo

(b) fixaccedilatildeo do reforccedilo de accedilo no molde 58

Figura 29 - Lanccedilamento manual do aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado no misturador para a

produccedilatildeo de tubos de concreto 59

Figura 30 - Silo de cimento gravitacional posicionado sobre o misturador para a fabricaccedilatildeo de tubos

de concreto 60

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido

de caacutelcio supercalcinado

Figura 31 - Transporte do concreto do misturador para o molde na maacutequina de vibro-compressatildeo a

partir do uso de esteiras rolantes 61

Figura 32 - Processo de cura de tubos de concreto com cobertura de lona plaacutestica apoacutes o acabamento

61

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido

de caacutelcio supercalcinado

LISTA DE TABELAS

Tabela 1 - Niacuteveis de atendimento com aacutegua e esgotos dos municiacutepios com prestadores de serviccedilos

participantes do SNIS em 2018 conforme a macrorregiatildeo geograacutefica e Brasil 13

Tabela 2 - Materiais selecionados para a realizaccedilatildeo da campanha experimental 19

Tabela 3 - Modelos estruturais utilizados para o refinamento de Rietveld para o ensaio de DRX 20

Tabela 4 - Diacircmetros das partiacuteculas de cimento e aditivo obtidos por granulometria a laser 22

Tabela 5 - Composiccedilatildeo mineraloacutegica do cimento CP V ARI RS por DRX 23

Tabela 6 - Composiccedilatildeo mineraloacutegica do aditivo por DRX 23

Tabela 7 - Anaacutelise de agregados 24

Tabela 8 - Anaacutelise das curvas de fluxo calor obtidas para amostras de pastas cimentiacutecias e a pasta

com 100 aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado 28

Tabela 9 - Composiccedilatildeo mineraloacutegica de pastas de cimento obtidas por DRX para amostras de pastas

cimentiacutecias sem aditivo e pasta com 3 e 5 de aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado 29

Tabela 10 - Dosagem de materiais para produccedilatildeo de 1 m3 de argamassa 34

Tabela 11 - Dosagem de materiais para produccedilatildeo de 1 m3 de concreto para fabricaccedilatildeo de tubos 38

Tabela 12 - Resultados meacutedios de resistecircncia agrave compressatildeo nas diferentes idades 41

Tabela 13 - Resultados de carga de fissura a partir do ensaio de compressatildeo diametral 53

Tabela 14 - Resultados de carga de ruptura a partir do ensaio de compressatildeo diametral 54

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido

de caacutelcio supercalcinado

SUMAacuteRIO

1 Introduccedilatildeo 1

11 Justificativa 2

12 Objetivos 3

13 Programa experimental 4

14 Estrutura do trabalho 4

2 Revisatildeo bibliograacutefica 6

21 Concreto 6

211 Hidrataccedilatildeo do cimento 6

212 Variaccedilatildeo dimensional 8

213 Aditivos para concreto 9

22 Aditivos compensadores de retraccedilatildeo baseados em oacutexido de caacutelcio supercalcinado 9

221 Definiccedilatildeo 9

222 Composiccedilatildeo 10

223 Mecanismo de accedilatildeo e influecircncia na hidrataccedilatildeo do cimento 10

224 Influecircncia nas propriedades do concreto 11

23 Tubos de concreto 12

231 Definiccedilatildeo 12

232 Processo de produccedilatildeo 14

233 Caracterizaccedilatildeo e normatizaccedilatildeo 16

234 Limitaccedilotildees tecnoloacutegicas 18

3 Caracterizaccedilatildeo de materiais 19

31 Materiais 19

32 Meacutetodos de caracterizaccedilatildeo 19

321 Cimento e aditivo 19

322 Agregados 21

33 Resultados e discussatildeo 21

331 Cimento e aditivo 21

332 Agregados 23

34 Conclusotildees do capiacutetulo 24

4 Anaacutelise da influecircncia do aditivo na cineacutetica e nos mecanismos de hidrataccedilatildeo 25

41 Materiais 25

42 Dosagem e preparaccedilatildeo de pastas de cimento 25

43 Meacutetodos 26

431 Calorimetria isoteacutermica 26

432 DRX 26

433 MEV 27

________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido

de caacutelcio supercalcinado

44 Resultados e discussatildeo 27

441 Calorimetria isoteacutermica 27

442 DRX 29

443 MEV 30

45 Conclusotildees do capiacutetulo 33

5 Caracterizaccedilatildeo da estabilidade dimensional de argamassas 34

51 Composiccedilatildeo e preparo de argamassas 34

52 Meacutetodos 35

53 Resultados e discussatildeo 35

54 Conclusotildees do capiacutetulo 36

6 Produccedilatildeo de concreto em laboratoacuterio 38

61 Composiccedilatildeo e preparo de concretos 38

62 Meacutetodos de ensaio para avaliaccedilatildeo de concretos 40

621 Resistecircncia agrave compressatildeo 40

622 Absorccedilatildeo apoacutes imersatildeo e fervura e iacutendice de vazios 40

63 Resultados e discussatildeo 40

631 Resistecircncia agrave compressatildeo 40

632 Absorccedilatildeo apoacutes imersatildeo e fervura e iacutendice de vazios 42

64 Conclusotildees do capiacutetulo 42

7 Produccedilatildeo de tubos de concreto 44

71 Composiccedilatildeo de tubos de concreto 44

72 Descriccedilatildeo dos tubos 44

73 Processo de produccedilatildeo de tubos de concreto 45

74 Meacutetodos 49

741 Compressatildeo diametral 49

742 Absorccedilatildeo apoacutes imersatildeo e fervura e iacutendice de vazios 50

75 Resultados 50

751 Compressatildeo diametral 50

752 Absorccedilatildeo apoacutes imersatildeo e fervura e iacutendice de vazios 54

76 Conclusotildees do capiacutetulo 55

8 Procedimento de fabricaccedilatildeo cura e utilizaccedilatildeo de tubos de concreto com oacutexido de caacutelcio

supercalcinado 57

81 Conclusotildees do capiacutetulo 62

9 Conclusotildees 63

91 Aplicabilidade da pesquisa e sugestotildees para pesquisas futuras 64

10 Publicaccedilotildees 65

11 Referecircncias 66

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 1

1 Introduccedilatildeo

Elementos produzidos com concreto de consistecircncia seca satildeo amplamente utilizados no Brasil

como tubos de concreto Estes tubos tecircm vantagens competitivas para o uso em redes de aacuteguas

pluviais e de esgoto sanitaacuterio e podem ser produzidos com diacircmetros que variam entre 200 e 2000

mm e com espessuras miacutenimas de parede entre 45 e 180 mm [1] Tais caracteriacutesticas satildeo fundamentais

para que os tubos atendam as cargas miacutenimas isentas de dano em ensaios de compressatildeo e garantam

a estanqueidade do sistema

Eacute fato que o paiacutes necessita de imediato realizar a ampliaccedilatildeo dos sistemas de saneamento

baacutesico O relatoacuterio do Ministeacuterio das Cidades [2] indica baixos iacutendices de atendimento de saneamento

baacutesico no paiacutes Agrave vista do exposto eacute necessaacuterio investir no desenvolvimento tecnoloacutegico do sistema

de saneamento baacutesico do Brasil Para isso diversos estudos foram publicados com o intuito de

melhorar o desempenho de tubos de concreto a partir da reduccedilatildeo de limitaccedilotildees tecnoloacutegicas [34]

O uso de aditivos contribui para melhorar as propriedades do concreto no estado fresco e no

estado endurecido e estaacute difundido mundialmente [5] Assim eacute usual a aplicaccedilatildeo de aditivos em

concretos para atribuir vantagens teacutecnicas e econocircmicas Em relaccedilatildeo aos concretos de consistecircncia

plaacutestica aditivos satildeo utilizados para diversas finalidades como melhorar a trabalhabilidade do

concreto reduzir o consumo de cimento e aumentar a resistecircncia mecacircnica

Aditivos compensadores de retraccedilatildeo baseados em oacutexido de caacutelcio satildeo amplamente aplicados

na fabricaccedilatildeo de pisos industriais agrave niacutevel nacional e internacional [6] O uso desses aditivos atribui

vantagens para os pisos de concreto em relaccedilatildeo agrave melhoria da esteacutetica menor irregularidade dos

pisos aumento da vida uacutetil maior resistecircncia mecacircnica produccedilatildeo de maiores aacutereas de pisos sem o

uso de juntas de dilataccedilatildeo assim como menor frequecircncia de reparos

Aditivos baseados em oacutexido de caacutelcio supercalcinado apresentam expansatildeo volumeacutetrica de

cerca de 100 quando se hidratam o que compensa a retraccedilatildeo por secagem e a retraccedilatildeo autoacutegena da

matriz cimentiacutecia diminuindo possiacuteveis riscos de fissuraccedilatildeo relativos a esses fenocircmenos [6] Aleacutem

disso as fases formadas pela sua hidrataccedilatildeo podem preencher os poros da matriz diminuindo sua

porosidade e promovendo ganhos de resistecircncia [7] Esses fatos evidenciam o potencial de uso desses

aditivos para matrizes cimentiacutecias de aplicaccedilotildees diversas

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 2

Dessa forma o uso do aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado pode ser uma

alternativa viaacutevel para o aumento do desempenho de concretos aplicados em tubos Por outro lado

como o aditivo aumenta o teor de finos do concreto a determinaccedilatildeo do teor de umidade oacutetimo para

produccedilatildeo de tubos pode aumentar seu desempenho quando o aditivo eacute empregado Com isso pode

ser possiacutevel viabilizar o emprego deste tipo de aditivo neste processo industrial

Neste contexto esta pesquisa tem o objetivo de avaliar o uso do aditivo de oacutexido de caacutelcio

supercalcinado de nome comercial DRY D1 para a produccedilatildeo de concretos de consistecircncia seca

utilizados em tubos de concreto Os resultados do estudo podem ser aplicados para tubos utilizados

em redes de aacutegua pluviais e esgoto sanitaacuterio O trabalho foi desenvolvido com uma parceria entre a

Universidade Satildeo Judas Tadeu a Associaccedilatildeo Brasileira de Cimento Portland e as empresas Chimica

Edile do Brasil e Fermix Tubos

11 Justificativa

Sistemas compostos por tubos de concreto satildeo amplamente utilizados no Brasil com

vantagens competitivas para a aplicaccedilatildeo em redes de aacuteguas pluviais e de esgoto sanitaacuterio Apesar da

relevacircncia destes sistemas o Brasil possui um deacuteficit de saneamento baacutesico sendo esse maior em

relaccedilatildeo aos outros setores de infraestrutura [8] Desse modo eacute necessaacuterio investir no desenvolvimento

tecnoloacutegico de tubos de concreto

Agrave vista do exposto julgou-se pertinente o interesse de pesquisar de modo ineacutedito a utilizaccedilatildeo

de um aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado em concretos para a produccedilatildeo de tubos

Uma vez que estes aditivos satildeo amplamente utilizados na induacutestria de pavimentos industriais de

concreto e apresentam bons resultados em relaccedilatildeo agraves propriedades fiacutesicas e mecacircnicas de matrizes

cimentiacutecias

O emprego deste aditivo devido agrave sua propriedade expansiva pode promover tensotildees de

origem quiacutemica na matriz o que pode melhorar as propriedades fiacutesicas e mecacircnicas de tubos de

concreto Deste modo o aditivo composto por oacutexido de caacutelcio supercalcinado pode contribuir para o

aumento da resistecircncia mecacircnica de tubos de concreto sobretudo dos elementos reforccedilados com

armadura produzindo elementos que atendam aos requisitos mecacircnicos exigidos pela norma ABNT

NBR 8890 [9]

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 3

Mediante o exposto os resultados obtidos a partir do estudo satildeo de extrema importacircncia uma

vez que podem fornecer dados necessaacuterios para especificar concretos com desempenho superior para

a produccedilatildeo de tubos no paiacutes

O objeto de estudo apresenta interesses acadecircmicos e praacuteticos Em relaccedilatildeo ao propoacutesito

acadecircmico o projeto busca contribuir com a literatura atual em relaccedilatildeo agrave interaccedilatildeo de aditivos

baseados em oacutexido de caacutelcio supercalcinado com matrizes cimentiacutecias Ainda o projeto pode

incentivar uma seacuterie de paracircmetros a partir de trabalhos futuros que relacionam estes aditivos com

concretos de consistecircncia seca sobretudo para tubos de concreto

Do ponto de vista praacutetico compreender a influecircncia dos aditivos baseados em oacutexido de caacutelcio

supercalcinado nas propriedades de tubos de concreto pode levar agrave maior estabilidade volumeacutetrica

estanqueidade e resistecircncia mecacircnica destes elementos Aleacutem disso o objeto de estudo pode fornecer

referecircncias relevantes para a induacutestria de aditivos e de elementos cimentiacutecios como faacutebricas de tubos

de concreto Mediante o exposto um desenvolvimento na tecnologia de materiais cimentiacutecios e

aditivos baseados em oacutexido de caacutelcio supercalcinado pode ser obtido

12 Objetivos

O objetivo geral do trabalho eacute avaliar o uso de aditivo compensador de retraccedilatildeo baseado em

oacutexido de caacutelcio supercalcinado na fabricaccedilatildeo de tubos de concretos Para cumprir o objetivo geral

foram definidos os 5 objetivos especiacuteficos descritos a seguir

I Avaliar a influecircncia do aditivo composto por oacutexido de caacutelcio na cineacutetica nos mecanismos de

hidrataccedilatildeo e na microestrutura de misturas cimentiacutecias

II Analisar como o aditivo influecircncia as propriedades fiacutesicas e mecacircnicas de concretos produzidos

em laboratoacuterio

III Analisar a estabilidade dimensional de argamassas produzidas com o aditivo

IV Caracterizar as propriedades fiacutesicas e mecacircnicas de tubos de concreto fabricados com aditivo

baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado

Elaborar um procedimento praacutetico para a utilizaccedilatildeo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado na

fabricaccedilatildeo de tubos de concreto

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 4

13 Programa experimental

As etapas do programa experimental conduzido estatildeo descritas conforme a Figura 1 A

primeira etapa do estudo focou na caracterizaccedilatildeo de materiais utilizados nesta pesquisa A segunda

etapa se concentrou na anaacutelise da influecircncia do aditivo composto por oacutexido de caacutelcio supercalcinado

na cineacutetica nos mecanismos de hidrataccedilatildeo e na microestrutura de misturas cimentiacutecias

Figura 1 - Esquema do programa experimental conduzido

A terceira etapa do estudo analisou a influecircncia do aditivo nas propriedades fiacutesicas e

mecacircnicas de concretos produzidos em laboratoacuterio A quarta etapa contemplou a anaacutelise da influecircncia

do aditivo nas propriedades fiacutesicas de argamassas produzidas em laboratoacuterio A quinta etapa consistiu

na anaacutelise da influecircncia do aditivo nas propriedades fiacutesicas e mecacircnicas de tubos de concreto

produzidos na induacutestria Por fim foi apresentado um procedimento para a fabricaccedilatildeo de tubos de

concreto contendo aditivos compostos por oacutexido de caacutelcio supercalcinado

14 Estrutura do trabalho

Esta dissertaccedilatildeo estaacute organizada em dez capiacutetulos com o propoacutesito de facilitar o entendimento

dos conceitos abordados Neste capiacutetulo foram apresentados de maneira sucinta o quadro atual da

aplicaccedilatildeo de aditivos baseados em oacutexido de caacutelcio supercalcinado e de tubos de concreto a

justificativa da pesquisa objetivos e estrutura do trabalho

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 5

No capiacutetulo 2 eacute apresentada a revisatildeo bibliograacutefica que abrange aditivos baseados em oacutexido

de caacutelcio supercalcinado e tubos de concreto Para tal satildeo expostos os aspectos relevantes dos temas

como o mecanismo de hidrataccedilatildeo do oacutexido de caacutelcio e o ensaio de compressatildeo diametral para tubos

No capiacutetulo 3 eacute apresentada a caracterizaccedilatildeo de materiais utilizados na pesquisa Este capiacutetulo

descreve os meacutetodos de ensaio e os respectivos resultados da anaacutelise de materiais

No capiacutetulo 4 eacute apresentada a influecircncia do aditivo composto por oacutexido de caacutelcio

supercalcinado na cineacutetica nos mecanismos de hidrataccedilatildeo e na microestrutura de misturas

cimentiacutecias Para tal satildeo apresentados os meacutetodos de ensaio e resultados baseado na comparaccedilatildeo

entre a pasta sem aditivo e pastas produzidas com aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado

No capiacutetulo 5 satildeo apresentadas as anaacutelises da influecircncia do aditivo nas propriedades fiacutesicas

de argamassas produzidas em laboratoacuterio Satildeo apresentados o meacutetodo de ensaio de variaccedilatildeo

dimensional e os respectivos resultados com foco na comparaccedilatildeo entre o desempenho da argamassa

sem aditivo e argamassas produzidas com aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado

No capiacutetulo 6 satildeo mostradas as anaacutelises da influecircncia do aditivo nas propriedades fiacutesicas e

mecacircnicas de concretos Para estes concretos produzidos em laboratoacuterio o foco foi a comparaccedilatildeo

entre o desempenho do concreto sem aditivo e concretos produzidos com aditivo baseado em oacutexido

de caacutelcio supercalcinado

No capiacutetulo 7 eacute exposta avaliaccedilatildeo da produccedilatildeo de tubos de concreto produzidos na faacutebrica da

empresa Fermix Tubos para avaliar a influecircncia do aditivo nas propriedades fiacutesicas e mecacircnicas

desses artefatos Nesse sentido satildeo comparados tubos de concreto sem aditivo e tubos de concreto

produzidos com aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado analisados a partir dos meacutetodos

de ensaios e resultados expostos

No capiacutetulo 8 eacute apresentado um procedimento de fabricaccedilatildeo cura e utilizaccedilatildeo de tubos de

concreto com oacutexido de caacutelcio supercalcinado Desse modo satildeo apresentados estudos e normas

teacutecnicas pertinentes ao tema bem como as observaccedilotildees constatadas durante a produccedilatildeo de tubos de

concreto com o aditivo na faacutebrica de tubos

No capiacutetulo 9 satildeo apresentadas de forma resumida as principais conclusotildees obtidas nos

capiacutetulos anteriores da dissertaccedilatildeo Aleacutem disso satildeo propostas recomendaccedilotildees para a realizaccedilatildeo de

estudos futuros pertinentes ao tema No capiacutetulo 10 satildeo apresentadas as produccedilotildees teacutecnicas e

cientiacuteficas decorrentes da pesquisa desenvolvida

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 6

2 Revisatildeo bibliograacutefica

Neste capiacutetulo eacute apresentada a revisatildeo bibliograacutefica dos temas abordados nesse projeto de

pesquisa Os temas gerais abordados satildeo concreto aditivos compensadores de retraccedilatildeo baseados em

oacutexido de caacutelcio supercalcinado e tubos de concreto

21 Concreto

O uso do concreto produzido com cimento Portland foi descoberto no fim do seacuteculo XIX e

difundido no seacuteculo XX tornando-se o material mais consumido na atualidade depois da aacutegua [10]

Desse modo eacute possiacutevel considerar o concreto uma das descobertas mais relevantes do

desenvolvimento da humanidade com impacto direto na qualidade de vida da sociedade [10]

Concretos podem ser produzidos basicamente a partir da mistura entre ligante aacutegua e agregados

[11]

Contudo a competividade do mercado da construccedilatildeo civil e o desenvolvimento da tecnologia

dos materiais gerou a produccedilatildeo de concretos com melhor desempenho [11] Dessa forma na

atualidade eacute comumente utilizado o concreto com aditivos fibras pigmentos agregados especiais e

adiccedilotildees minerais [10] Entre esses os aditivos recebem destaque pois atribuem benefiacutecios para as

propriedades do estado fresco e endurecido do concreto aleacutem de gerar vantagens econocircmicas [12]

211 Hidrataccedilatildeo do cimento

O cimento Portland eacute um ligante hidraacuteulico composto essencialmente pela mistura de

cliacutenquer Portland e de sulfato de caacutelcio que satildeo moiacutedos ateacute obter aspecto de poacute fino Nesta mistura

podem ser adicionados materiais complementares conforme determina a norma ABNT NBR 16697

[13] o que caracteriza os diferentes tipos de cimento Portland

O cimento possui propriedades adesivas e coesivas e promove a uniatildeo de fragmentos minerais

em uma unidade compactada Este material hidraacuteulico quando misturado com aacutegua se hidrata [12] O

processo de hidrataccedilatildeo do cimento eacute um fenocircmeno complexo que ocorre a partir de diversas reaccedilotildees

quiacutemicas [13] Tal processo eacute exoteacutermico no qual os silicatos e aluminatos em contato com aacutegua

formam produtos hidratados

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 7

Assim a hidrataccedilatildeo do cimento ocorre entre as principais fases do cliacutenquer (C3S C2S C3A e

C4AF) gipsita (CaSO42H2O) e aacutegua Essas fases do cimento a partir de uma suspensatildeo interagem

em meio aquoso e resultam em propriedades adesivas que se desenvolvem ateacute formar um soacutelido

riacutegido Os produtos hidratados apresentam baixa solubilidade em aacutegua e contribuem para o

desenvolvimento de resistecircncia mecacircnica da matriz [12]

Para o estudo do processo de hidrataccedilatildeo do cimento eacute usual analisar a taxa de liberaccedilatildeo de

calor em relaccedilatildeo ao tempo decorrido Conforme ilustra a Figura 2 na primeira regiatildeo ldquoArdquo observa-

se que o primeiro pico de calor superior em relaccedilatildeo aos demais corresponde a diversos processos

como neutralizaccedilatildeo de cargas superficias das partiacuteculas de cimento dissoluccedilatildeo dos silicatos e

aluminatos e formaccedilatildeo de algumas fases hidratadas como a etringita [14]

Figura 2 - Fases de hidrataccedilatildeo do cimento Portland como visto em um calorimeacutetrico isoteacutermico [14]

Posteriormente na regiatildeo ldquoBrdquo da Figura 2 observa-se o periacuteodo de induccedilatildeo com lentas

velocidades de dissoluccedilatildeo e precipitaccedilatildeo de fases Depois disso nota-se na regiatildeo ldquoCrdquo que a liberaccedilatildeo

de calor aumenta gradativamente no periacuteodo de aceleraccedilatildeo visto que ocorre a hidrataccedilatildeo da alita

resultando no gel C-S-H e na precipitaccedilatildeo da portlandita [12]

Nessa fase os produtos de hidrataccedilatildeo se interconectam promovendo o enrijecimento e o

endurecimento da matriz [12] Apoacutes o pico principal observa-se a formaccedilatildeo do monossulfoaluminato

a partir da reaccedilatildeo do C3A com a etringita Depois disso as velocidades de reaccedilatildeo do processo

diminuem como indicado na regiatildeo ldquoDrdquo e ldquoErdquo da Figura 2 [12]

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 8

212 Variaccedilatildeo dimensional

Concretos apresentam variaccedilatildeo de volume gerada por diversos fatores aleacutem de mudanccedilas

externas de temperatura como a movimentaccedilatildeo de aacutegua no seu interior [15] Entre as principais

causas da variaccedilatildeo dimensional as mais relevantes satildeo a retraccedilatildeo por secagem a retraccedilatildeo plaacutestica e

a retraccedilatildeo autoacutegena [12]

A retraccedilatildeo plaacutestica manifesta-se durante o estado plaacutestico do concreto mediante a perda de

aacutegua superficial da matriz cimentiacutecia Essa retraccedilatildeo depende de diversos fatores como a quantidade

de aacutegua perdida pela superfiacutecie rigidez da mistura exsudaccedilatildeo da matriz cimentiacutecia e a temperatura e

umidade relativa do ambiente [12]

A retraccedilatildeo por secagem ocorre a partir da perda de aacutegua da pasta de cimento uma vez que o

concreto estaacute em contato com o ambiente externo Neste processo a perda de aacutegua livre eacute

predominante que ocorre concomitantemente com a movimentaccedilatildeo da aacutegua adsorvida aacutegua capilar

e aacutegua quimicamente combinada da matriz cimentiacutecia Entre esses eventos a perda de aacutegua adsorvida

eacute responsaacutevel por parte significativa da retraccedilatildeo por secagem [15]

Aleacutem disso ocorrem variaccedilotildees de reduccedilatildeo de volume de matrizes cimentiacutecias apoacutes o iniacutecio

da hidrataccedilatildeo do cimento sem considerar variaccedilotildees externas de temperatura e umidade Essa retraccedilatildeo

ocorre a partir da transferecircncia de aacutegua do interior dos poros capilares para realizar a hidrataccedilatildeo do

cimento anidro uma vez que natildeo haacute um suprimento de aacutegua para aumentar a umidade desses poros

novamente [12]

Assim os capilares provocam altas tensotildees capazes de gerar a contraccedilatildeo do volume original

de matrizes cimentiacutecia Esse processo de reduccedilatildeo de volume eacute denominada retraccedilatildeo autoacutegena [16]

Esse fenocircmeno de retraccedilatildeo pode aumentar mediante fatores como altas temperaturas externas o uso

de cimentos finos consumo elevado de cimento e relaccedilotildees aacuteguacimento menores [12]

As tensotildees geradas no concreto pela retraccedilatildeo podem exceder a resistecircncia agrave traccedilatildeo desses

elementos o que pode resultar na formaccedilatildeo de fissuras Dessa forma a variaccedilatildeo dimensional pode

comprometer o desempenho e a durabilidade de estruturas de concreto [15]

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 9

213 Aditivos para concreto

No Brasil aditivos para concreto satildeo amplamente utilizados como aditivos dispersantes

aceleradores e retardadores de pega compensadores de retraccedilatildeo e incorporadores de ar A norma

ABNT NBR 11768-1 [17] define aditivo para concreto como um produto adicionado e misturado

nesta matriz usualmente em quantidade natildeo superior a 5 sobre a massa de cimento O objetivo do

uso de aditivos eacute alterar as propriedades de concretos no estado fresco e endurecido [17]

Dessa forma eacute essencial a definiccedilatildeo assertiva do tipo de aditivo e de sua dosagem a partir das

suas propriedades e compatibilidade com o cimento Aleacutem disso deve-se levar em consideraccedilatildeo

paracircmetros como a capacidade de retenccedilatildeo de aacutegua do aditivo desenvolvimento de resistecircncias

iniciais e finais capacidade de incorporaccedilatildeo de ar entre outras Devido ao uso frequente de cimento

Portland composto no paiacutes eacute fundamental compreender a sua interaccedilatildeo com aditivos especificamente

para cada aplicaccedilatildeo [17]

22 Aditivos compensadores de retraccedilatildeo baseados em oacutexido de caacutelcio supercalcinado

221 Definiccedilatildeo

Aditivos compensadores de retraccedilatildeo baseados em oacutexido de caacutelcio supercalcinado satildeo muito

utilizados na composiccedilatildeo de pavimentos industriais de concreto Esses materiais permitem melhor

desempenho do pavimento pois satildeo agentes que compensam a retraccedilatildeo do concreto [6]

Os aditivos baseados em oacutexido de caacutelcio supercalcinado podem ser empregados como

substituiccedilatildeo de cimentos expansivos Desta forma eacute possiacutevel melhorar propriedades do concreto no

estado endurecido sem alterar o tipo de cimento utilizado [6]

Atualmenteesses materiais satildeo classificados como aditivos compensadores de retraccedilatildeo tipo

G segundo a classificaccedilatildeo da norma ABNT NBR 11768-1 [17] No Brasil seu desempenho eacute

caracterizado de acordo com a anaacutelise da variaccedilatildeo dimensional de concretos conforme a norma

ABNT NBR 16834 [18]

Em relaccedilatildeo agraves normas internacionais que avaliam o desempenho desses aditivos a partir da

variaccedilatildeo dimensional linear recebe destaque a ASTM C 157 [19] Ainda a ASTM C 878 [20] eacute

utilizada para avaliar elementos cimentiacutecios com variaccedilatildeo dimensional linear restringida

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 10

222 Composiccedilatildeo

O aditivo eacute inorgacircnico composto por oacutexido de caacutelcio supercalcinado possui aspecto de poacute

com uma granulometria especiacutefica e controlada O composto eacute produzido a partir de um tratamento

teacutermico especiacutefico para o carbonato de caacutelcio [6] O estudo realizado por Shi et al (2002) caracteriza

a hidrataccedilatildeo do oacutexido de caacutelcio a partir do seu processo de manufatura [21]

Em vista disso observou-se que o aumento de temperatura de calcinaccedilatildeo reduz a velocidade

das reaccedilotildees de hidrataccedilatildeo do oacutexido de caacutelcio o que altera as propriedades microestruturais [21] O

aditivo apresenta expansatildeo volumeacutetrica de aproximadamente 100 quando se hidrata [7]

223 Mecanismo de accedilatildeo e influecircncia na hidrataccedilatildeo do cimento

As reaccedilotildees de hidrataccedilatildeo do oacutexido de caacutelcio (CaO) ocorrem conforme as equaccedilotildees 1 e 2 sendo

o hidroacutexido de caacutelcio (portlandita) o produto de hidrataccedilatildeo formado [22]

Destaca-se que a expansatildeo gerada como consequecircncia da adiccedilatildeo de oacutexido de caacutelcio em

concretos ocorre a partir da pressatildeo exercida pelos cristais de portlandita durante a sua formaccedilatildeo Esta

reaccedilatildeo eacute altamente exoteacutermica e expansiva visto que o produto formado apresenta aproximadamente

duas vezes o volume dos reagentes [6]

Assim observa-se que o uso de aditivos baseados em caacutelcio em matrizes cimentiacutecias contribui

para o aumento da difusatildeo de iacuteons Ca2+ e para a adiccedilatildeo de hidroacutexido de caacutelcio Dessa forma estes

aditivos contribuem para a aceleraccedilatildeo da supersaturaccedilatildeo de caacutelcio dissolvido no meio liacutequido uma

vez que ocorre a maior concentraccedilatildeo do iacuteon Ca2+ em soluccedilatildeo [7]

Agrave medida que o teacutermino do periacuteodo de induccedilatildeo e o iniacutecio do processo de aceleraccedilatildeo satildeo funccedilatildeo

da supersaturaccedilatildeo da soluccedilatildeo com Ca2+ a inclusatildeo de aditivos baseados em caacutelcio eacute capaz de gerar a

aceleraccedilatildeo dos processos de hidrataccedilatildeo [23] Em vista disso estes aditivos podem acelerar a

precipitaccedilatildeo de produtos de hidrataccedilatildeo como o gel de C-S-H [67]

CaO + H2O Ca2+ + 2OH- 1

Ca2+ + 2OH- Ca(OH)2 2

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 11

224 Influecircncia nas propriedades do concreto

Concretos de retraccedilatildeo compensada satildeo caracterizados por uma expansatildeo nas primeiras idades

a qual pode compensar a retraccedilatildeo e reduzir significativamente a variaccedilatildeo dimensional do concreto a

longo prazo [11]

O processo de expansatildeo eacute capaz de gerar tensotildees internas desenvolvidas no concreto entre 01

e 07 MPa Para tal satildeo utilizados cimentos expansivos ou aditivos [11]Tal processo eacute beneacutefico em

relaccedilatildeo ao desempenho dos elementos cimentiacutecios e portanto do ponto de vista econocircmico [611]

Os aditivos de oacutexido de caacutelcio supercalcinado geram expansatildeo controlada em matrizes

cimentiacutecias e como resultado esses aditivos atuam principalmente na retraccedilatildeo por secagem e na

retraccedilatildeo autoacutegena de matrizes cimentiacutecias [6] Na Figura 3 observa-se o comportamento de variaccedilatildeo

dimensional de concretos de retraccedilatildeo compensada e de concretos convencionais [11]

Figura 3 - Variaccedilotildees dimensionais de um concreto convencional e um concreto de retraccedilatildeo compensada [11]

Aleacutem disso a hidrataccedilatildeo do oacutexido de caacutelcio pode gerar produtos expansivos que resultam em

incremento de resistecircncia de elementos de cimentiacutecios uma vez que podem acelerar a precipitaccedilatildeo

do gel de C-S-H [67] A Figura 4 ilustra a comparaccedilatildeo entre um concreto sem aditivo e um concreto

com aditivo composto por oacutexido de caacutelcio (CaO) Observa-se que no concreto com o aditivo houve

incremento de resistecircncia agrave compressatildeo em relaccedilatildeo agrave amostra referecircncia [25]

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 12

Figura 4 - Comparaccedilatildeo de curvas de resistecircncia agrave compressatildeo ao longo do tempo de um concreto sem aditivos

(Referecircncia) concreto com aditivo de oacutexido de caacutelcio (CaO) e concreto com aditivos de oacutexido de caacutelcio e redutor de

retraccedilatildeo (CaO+SRA) [25]

Agrave vista do exposto a bibliografia que relaciona a interaccedilatildeo entre o cimento e oacutexido de caacutelcio

necessita de estudos complementares a niacutevel internacional Para tal eacute necessaacuterio analisar a sinergia

entre a mistura do cimento e oacutexido de caacutelcio bem como a influecircncia das fases de cada componente

[6]

23 Tubos de concreto

231 Definiccedilatildeo

Os condutores de fluidos possuem amplo histoacuterico como as obras hidraacuteulicas de aquedutos

atribuiacutedas aos romanos alguns dos quais estatildeo preservados ateacute a atualidade A evoluccedilatildeo dos serviccedilos

de saneamento baacutesico no Brasil possui uma ampla cronologia Entre os fatos eacute possiacutevel destacar a

cidade do Rio de Janeiro no periacuteodo do impeacuterio a qual recebeu um modelo de sistema de esgoto antes

do aplicado em grandes cidades como Nova Iorque [26]

A histoacuteria da necessidade de canalizaccedilotildees enterradas estaacute intrinsicamente relacionada agrave

induacutestria dos tubos de concreto [27] Tal induacutestria foi consolidada a niacutevel mundial no iniacutecio do seacuteculo

XIX e foi desenvolvida ateacute os dias atuais principalmente para a composiccedilatildeo de redes de esgoto

sanitaacuterio e aacuteguas pluviais [26]

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 13

A partir dos anos 1960 foram inseridos no mercado equipamentos de produccedilatildeo por vibro-

compactaccedilatildeo e compressatildeo radial geralmente produzidos na Europa Nos anos seguintes o processo

de produccedilatildeo de tubos apresentou alto grau de automatizaccedilatildeo das instalaccedilotildees industriais [27] Ainda

destaca-se a alta flexibilidade de produccedilatildeo processos desde a composiccedilatildeo da armadura ateacute a cura

integrados e automatizados bem como moldes com diversas dimensotildees [27]

Apesar do extenso histoacuterico desses sistemas no Brasil o paiacutes apresenta baixos iacutendices de

atendimento de saneamento baacutesico como indica o relatoacuterio do Ministeacuterio das Cidades [2] O baixo

atendimento da demanda de coleta e tratamento de esgoto ocorre principalmente nas regiotildees Norte

e Nordeste do Brasil como pode ser observado na Tabela 1 [2]

Tabela 1 - Niacuteveis de atendimento com aacutegua e esgotos dos municiacutepios com prestadores de serviccedilos participantes do

SNIS em 2018 conforme a macrorregiatildeo geograacutefica e Brasil [2]

Macrorregiatildeo

Iacutendice de atendimento com rede () Iacutendice de tratamento dos

esgotos gerados () Aacutegua Coleta de esgotos

Total Urbano Total Urbano Total

Norte 571 696 105 133 217

Nordeste 742 887 28 363 362

Sudeste 91 959 792 837 501

Sul 902 986 452 519 454

Centro-Oeste 89 96 529 582 539

Brasil 836 928 532 609 463

Aleacutem disso o aumento progressivo das aacutereas urbanas altera as dinacircmicas destes ambientes

Por exemplo observa-se o acreacutescimo de aacutereas impermeabilizadas em aacutereas urbanas o que impede a

absorccedilatildeo de parte das aacuteguas pluviais pelo solo e pode sobrecarregar os sistemas de drenagem Por

conseguinte satildeo necessaacuterios investimentos nos sistemas de drenagem de aacuteguas pluviais a fim de

prevenir inundaccedilotildees alagamentos e portanto danos para a sociedade [28]

O desenvolvimento dos sistemas de saneamento baacutesico urbano eacute fundamental para evitar

doenccedilas enchentes e outros impactos negativos para a sociedade Dessa forma eacute fundamental que

redes de esgoto e de aacuteguas pluviais apresentem uma maior qualidade e por conseguinte um melhor

funcionamento Para tal eacute necessaacuterio investir no apropriado dimensionamento estrutural e de

capacidade de vazatildeo dos sistemas de esgoto e aacuteguas pluviais Aleacutem disso eacute fundamental aprimorar o

controle tecnoloacutegico do concreto aplicado em tubos [28]

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 14

232 Processo de produccedilatildeo

Tubos de concreto satildeo produzidos a partir da escolha apropriada de materiais que satildeo

selecionados com base na caracterizaccedilatildeo de ensaios de laboratoacuterios As proporccedilotildees dos materiais satildeo

determinadas para o concreto atender as propriedades fiacutesicas e mecacircnicas para sua aplicaccedilatildeo adequada

[29] Os concretos aplicados em tubos satildeo de consistecircncia seca a fim de aumentar a produtividade

da fabricaccedilatildeo de tubos Desse modo ocorre a sustentaccedilatildeo do formato do tubo em poucos minutos

devido agrave coesatildeo do concreto o que permite a desforma raacutepida e possibilita a reutilizaccedilatildeo das formas

O processo de fabricaccedilatildeo de tubos consiste no adensamento eneacutergico do concreto para

diminuir a absorccedilatildeo de aacutegua e garantir a resistecircncia mecacircnica requerida [27] Este processo de

adensamento eacute necessaacuterio pois concretos de consistecircncia seca logo apoacutes o lanccedilamento no molde

apresentam bolhas de ar que ocupam em torno de 20 do volume [20] Assim a vibraccedilatildeo gera a

fluidificaccedilatildeo da argamassa da mistura seca a fim de reduzir o atrito interno acomodar os agregados

grauacutedos e reduzir o iacutendice de vazios [20]

Aleacutem disso o adensamento eneacutergico do concreto busca proporcionar o contato eficiente da

aacutegua com o cimento o que eacute essencial para as reaccedilotildees de hidrataccedilatildeo Este processo de adensamento

consiste nos sistemas de vibraccedilatildeo simples vibrocompressatildeo e centrifugaccedilatildeo radial O sistema de

vibraccedilatildeo simples eacute usual para tubos de concreto de pequenos diacircmetros e sem armadura [27]

Os equipamentos de compressatildeo radial satildeo compostos por prensas radiais que possuem um

molde exterior e um eixo rotatoacuterio hidraacuteulico Este eixo possui um sistema de roletes que realizam

um movimento de rotaccedilatildeo em alta velocidade sendo capaz de comprimir o concreto lanccedilado na

maacutequina contra o molde exterior Como resultado o tubo eacute produzido como ilustra a Figura 5 [27]

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 15

Figura 5 - Produccedilatildeo de tubos de concreto com equipamento de compressatildeo radial [27]

A norma ABNT NBR 8890 [9] determina o uso de qualquer tipo de cimento Portland na

produccedilatildeo dos tubos de concreto que natildeo satildeo utilizados em meios agressivos Nesse contexto eacute usual

a aplicaccedilatildeo do cimento CP V ARI RS na induacutestria de produccedilatildeo de tubos de concreto para aplicaccedilatildeo

em transporte de esgoto sanitaacuterio Este fato ocorre porque o concreto produzido com esse tipo de

cimento proporciona uma alta resistecircncia inicial o que permite uma desforma mais raacutepida dos tubos

e uma alta resistecircncia a sulfatos

Os tubos de concreto podem ser produzidos sem reforccedilo denominados tubos simples assim

como podem possuir reforccedilo estrutural composto por armadura ou fibras de accedilo A norma ABNT

NBR 8890 [9] classifica tubos simples de esgoto e de aacuteguas pluviais respectivamente como ES e

PS Da mesma forma a norma classifica tubos armados de esgoto e de aacuteguas pluviais

respectivamente como EA e PA Aleacutem disso a ABNT NBR 8890 [9] determina para os tubos o

encaixe macho e fecircmea assim como o encaixe ponta e bolsa como ilustra a Figura 6 Os tubos

aplicados em esgoto sanitaacuterio devem possuir junta elaacutestica e nos tubos aplicados em redes de aacuteguas

pluviais as juntas podem ser elaacutesticas ou riacutegidas

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 16

(a) (b)

Figura 6 - Semicorte longitudinal tiacutepico de tubos com encaixe (a) macho e fecircmea e (b) ponta e bolsa [9]

233 Caracterizaccedilatildeo e normatizaccedilatildeo

A capacidade de resistecircncia de tubos de concreto eacute determinada pelo ensaio de compressatildeo

diametral No Brasil este ensaio eacute regulamentado de acordo com a norma ABNT NBR 8890 [9] Para

tubos com reforccedilo convencional o ensaio de compressatildeo diametral permite determinar as cargas de

fissura e de ruptura a partir de um carregamento contiacutenuo e comparar esses resultados com os valores

miacutenimos da norma

Os resultados do ensaio de resistecircncia agrave compressatildeo diametral permitem verificar a classe de

resistecircncia do tubo conforme especificado em projeto para a aplicaccedilatildeo de tubos em redes de aacuteguas

pluviais ou redes de esgoto sanitaacuterio A carga miacutenima isenta de dano corresponde agrave carga de fissura

do tubo o que permite classificar o elemento conforme a ABNT NBR 8890 [9]

A carga miacutenima de ruptura eacute a forccedila maacutexima obtida no ensaio de compressatildeo diametral e eacute

equivalente ao estado-limite uacuteltimo de ruiacutena do tubo conforme a classificaccedilatildeo da ABNT NBR 8890

[9] As cargas miacutenimas de fissura e de ruptura de tubos satildeo calculadas a partir dos respectivos valores

de carga total dividida pelo comprimento uacutetil do tubo na unidade kNm

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 17

A avaliaccedilatildeo de compressatildeo diametral possui diversos meacutetodos de montagem do aparato de

ensaio Conforme Zaidler (1983 apud Figueiredo e Neto 2002) entre esses meacutetodos destacam-se

ensaio de trecircs cutelos ensaio de dois cutelos ensaio de colchatildeo de areia e ensaio de Minnesota como

ilustra Figura 7 [29]

(a) (b) (c) (d)

Figura 7 - Meacutetodos de ensaio de tubos ensaios de (a) trecircs cutelos (b) dois cutelos (c) colchatildeo de areia e (d) Minnesota

[29]

No Brasil o meacutetodo de ensaio mais aplicado eacute o de trecircs cutelos conforme recomenda a ABNT

NBR 8890 [9] Esse meacutetodo consiste no apoio do tubo em dois cutelos de madeira inferiores e no

carregamento a partir de um cutelo superior centralizado e articulado o qual pode conter cutelo de

madeira entre esse e o tubo para ajustes de altura A Figura 8 ilustra o aparato de ensaio de compressatildeo

diametral Apoacutes a ruptura dos tubos satildeo extraiacutedos testemunhos para determinar a absorccedilatildeo de aacutegua

do concreto

Figura 8 - Esquema do ensaio de compressatildeo diametral para tubo de encaixe ponta e bolsa visto que L eacute o comprimento

uacutetil do tubo [9]

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 18

234 Limitaccedilotildees tecnoloacutegicas

Tubos de concreto compotildeem redes de sistemas enterrados nos quais a ocorrecircncia de falhas

pode gerar danos seacuterios e onerosos A ABNT NBR 8890 [9] limita o valor de absorccedilatildeo de aacutegua dos

tubos de concreto uma vez que tubos porosos podem facilitar a contaminaccedilatildeo do liacutequido no interior

dos tubos bem como podem gerar a poluiccedilatildeo do meio externo

Em vista disso eacute necessaacuterio investir no desenvolvimento tecnoloacutegico de tubos de concreto

Para tal diversos estudos foram publicados com o intuito de melhorar o desempenho de tubos de

concreto a partir da reduccedilatildeo das limitaccedilotildees do concreto de consistecircncia seca como estabilidade

volumeacutetrica e capacidade de resistir agrave esforccedilos [34]

Nesse sentido nota-se que o uso de aditivos e adiccedilotildees pode gerar melhorias para o concreto

aplicado em tubos Entre os materiais com potencial de gerar melhor desempenho do concreto

aplicado em tubos recebem destaque os aditivos

Em concretos de consistecircncia seca os aditivos contribuem para melhorar algumas

propriedades como a hidrataccedilatildeo do cimento propriedades mecacircnicas preenchimento do molde e

aspecto final dos elementos Dessa forma eacute possiacutevel reduzir a porosidade aumentar a resistecircncia

mecacircnica e a produtividade da fabricaccedilatildeo a partir do uso de aditivos [8]

A melhoria de desempenho de um tubo de concreto poderaacute acarretar no amplo ganho de

qualidade no sistema final mediante o nuacutemero de repeticcedilotildees desses elementos Agrave vista disso nota-se

a relevacircncia de diminuir limitaccedilotildees de desempenho em relaccedilatildeo ao concreto aplicado em tubos

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 19

3 Caracterizaccedilatildeo de materiais

Neste capiacutetulo eacute apresentada a caracterizaccedilatildeo dos materiais empregados na produccedilatildeo de tubos

de concreto Os materiais analisados satildeo o cimento CP V ARI RS aditivo de oacutexido de caacutelcio

supercalcinado e agregados

31 Materiais

Os materiais selecionados para a campanha experimental estatildeo descritos na Tabela 2 O

aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado DRY D1 foi fornecido pela empresa Chimica Edile do

Brasil e os demais materiais foram providenciados pela empresa Fermix Tubos

Tabela 2 - Materiais selecionados para a realizaccedilatildeo da campanha experimental

Material Tipo Fornecedor

Cimento CP V ARI RS InterCement Ijaciacute

Agregado miuacutedo Areia artificial graniacutetica Embu - Mogi

Agregado grauacutedo Brita graniacutetica (B0 e B1) Pau Pedra

Aditivo compensador de retraccedilatildeo Oacutexido de caacutelcio supercalcinado (DRY D1) Chimica Edile do Brasil

Aacutegua Deionizada (para pastas e argamassas) e

potaacutevel (para concretos) USJT

O cimento e o DRY D1 foram armazenados em sacos plaacutesticos vedados e mantidos em local

reservado para evitar absorccedilatildeo de aacutegua e carbonataccedilatildeo [13] Os agregados foram previamente secos

em estufa na temperatura 105 ordmC ateacute a massa constante

32 Meacutetodos de caracterizaccedilatildeo

321 Cimento e aditivo

Massa especiacutefica

O cimento e o aditivo foram caracterizados pela determinaccedilatildeo de suas respectivas massas

especiacuteficas utilizando o frasco de Le Chatelier e querosene segundo a ABNT NBR 16605 [32]

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 20

Distribuiccedilatildeo do tamanho de partiacutecula

A distribuiccedilatildeo do tamanho de partiacutecula foi realizada por granulometria a laser em uma

suspensatildeo em etanol absoluto no equipamento Malvern Mastersizer V363 da Malvern Instruments

Difraccedilatildeo de raios-X

A composiccedilatildeo mineraloacutegica desses compostos foi determinada por difraccedilatildeo de raios-X

(DRX) O ensaio foi realizado em um difratocircmetro PANalytical XrsquoPert PRO MPD Alpha1 em

geometria de reflexatildeo Bragg-Brentano θ2θ equipado com um detector Pixel (comprimento ativo de

3347 ordm) e uma fenda divergente fixa de 05 o

Esse equipamento opera com radiaccedilatildeo CuKα1 filtrada por Ni (λ = 15418 Aring) na voltagem de

45 kV e corrente de 40 mA Os porta-amostras eram ciliacutendricos com diacircmetro de 16 mm e

profundidade de 25 mm Foram carregados por backloading e girados a 2 rps [33]

Os difratogramas foram obtidos de 4 o2θ a 80 o2θ com passo de 0013 o2θ e 100 spasso

Foram analisados quantitativamente pelo meacutetodo de Rietveld utilizando o programa XrsquoPert

HighScore Plus com os modelos estruturais apresentados na Tabela 3 O conteuacutedo de fases amorfas

foi determinado pelo meacutetodo do padratildeo externo [33] utilizando alumina em poacute (SRM 676a NIST)

como uma referecircncia padratildeo

Tabela 3 - Modelos estruturais utilizados para o refinamento de Rietveld para o ensaio de DRX

Fase Foacutermula Sistema cristalino Nuacutemero PDF Coacutedigo ICSD Referecircncia

Alita Ca3SiO5 Monocliacutenico 01-070-8632 94742 [34]

Belitam Ca2SiO4m Monocliacutenico 01-083-0460 79550 [35]

Belitao Ca2SiO4o Ortorrocircmbico 01-086-0399 81097 [36]

Aluminato de caacutelcio Ca3Al2O6c Cuacutebico 00-038-1429 1841 [37]

Aluminato de caacutelcio Ca3Al2O6o Ortorrocircmbico 00-032-0150 1880 [38]

Ferroaluminato de caacutelcio Ca2AlFeO5 Ortorrocircmbico 01-071-0667 9197 [39]

Gipsita CaSO42H2O Monocliacutenico 00-033-0311 151692 [40]

Sulfato de caacutelcio

hemidratado CaSO4middot05H2O Monoclinic 00-041-0224 380286 [41]

Anidrita CaSO4 Ortorrocircmbico 01-086-2270 40043 [42]

Calcita CaCO3 Romboeacutedrico 01-083-0577 79673 [43]

Dolomita CaMg(CO3)2 Trigonal 01-075-1761 31335 [44]

Oacutexido de caacutelcio CaO Cubic 00-043-1001 75785 [45]

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 21

Tabela 3 - Modelos estruturais utilizados para o refinamento de Rietveld para o ensaio de DRX (continuaccedilatildeo)

Fase Foacutermula Sistema cristalino Nuacutemero PDF Coacutedigo ICSD Referecircncia

Portlandita Ca(OH)2 Romboeacutedrico 01-072-0156 15741 [46]

Etringita Ca6Al2(SO4)3

(OH)1226H2O Hexagonal 00-041-1451 155395 [47]

Monosulfoaluminato

de caacutelcio

3CaOAl2O3

CaSO412H2O Romboeacutedrico - 24461 [48]

Hemicarboaluminato

de caacutelcio

Ca4Al2(OH)12

OH05CO34H2O Romboeacutedrico 00-041-0221 263124 [49]

Monocarboaluminato

de caacutelcio

Ca4Al2(OH)12

CO35H2O Tricliacutenico 01-087-0493 59327 [50]

Alumina (padratildeo) Al2O3 Romboeacutedrico 01-081-2267 73725 [51]

322 Agregados

Os agregados miuacutedo e grauacutedo foram caracterizados pela absorccedilatildeo de aacutegua respectivamente

conforme a ABNT NBR NM 30 [52] e ABNT NBR NM 53 [53] Aleacutem disso os agregados miuacutedo e

grauacutedo foram analisados pela determinaccedilatildeo da massa especiacutefica

33 Resultados e discussatildeo

331 Cimento e aditivo

Massa especiacutefica

A massa especiacutefica do cimento e do aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado foram 305 e

313 gcm3 respectivamente Os valores determinados estatildeo bastante proacuteximos de resultados

presentes na literatura [6] Dessa forma o valor da massa especiacutefica determinado para o aditivo se

enquadra no valor especificado pela norma ABNT NBR 11768-1 [17]

Distribuiccedilatildeo do tamanho de partiacutecula

As curvas de distribuiccedilatildeo do tamanho de partiacutecula determinadas por granulometria a laser do

cimento e do aditivo estatildeo apresentadas na Figura 9 A partir dessa anaacutelise foram obtidos os

resultados apresentados na Tabela 4 Observa-se que o cimento CP V ARI RS apresenta distribuiccedilatildeo

de tamanho de partiacutecula mais fina que o aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 22

Figura 9 - Curvas de distribuiccedilatildeo do tamanho de partiacutecula do cimento CP V ARI RS e aditivo

Tabela 4 - Diacircmetros das partiacuteculas de cimento e aditivo obtidos por granulometria a laser

Diacircmetro Cimento Aditivo

d10 (microm) 380 56

d50 (microm) 136 191

d90 (microm) 342 1080

Difraccedilatildeo de raios-X

As composiccedilotildees mineraloacutegicas do cimento e do aditivo estatildeo apresentadas na Tabela 5 e na

Tabela 6 respectivamente As fases encontradas no cimento CP V ARI RS estatildeo de acordo com a

literatura teacutecnica [2354] O aditivo apresentou quantidade de oacutexido de caacutelcio de 90 predominante

em relaccedilatildeo agrave outras composiccedilotildees como hidroacutexido de caacutelcio calcita e dolomita De acordo com esses

resultados o aditivo estaacute de acordo com o prescrito na norma ABNT NBR 11768-1 [17]

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 23

Tabela 5 - Composiccedilatildeo mineraloacutegica do cimento CP V ARI RS por DRX

Fase Quantidade ( em massa)

C3S 589

C2S 114

C3Ac 58

C3Ao 21

C4AF 79

Ca(OH)2 12

CaCO3 27

CaSO405H2O 68

CaSO4 17

SiO2 15

Soma total 1000

Tabela 6 - Composiccedilatildeo mineraloacutegica do aditivo por DRX

Fase Quantidade ( em massa)

CaO 905

MgO 03

Ca(OH)2 52

CaCO3 15

CaMg(CO3)2 26

Soma total 1000

332 Agregados

A absorccedilatildeo de aacutegua e a massa especiacutefica dos agregados miuacutedo e grauacutedo estatildeo apresentados na

Tabela 7 A caracterizaccedilatildeo dos agregados forneceu resultados que contribuem com a seleccedilatildeo de

materiais adequados para a produccedilatildeo de tubos de concreto e auxilia a reproduccedilatildeo da pesquisa

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 24

Tabela 7 - Anaacutelise de agregados

Item Agregado miuacutedo Agregado grauacutedo B0 Agregado grauacutedo B1

Absorccedilatildeo de aacutegua () 295 084 036

Massa especiacutefica (gcm3) 278 281 289

34 Conclusotildees do capiacutetulo

Neste capiacutetulo foram analisados os materiais empregados no estudo para a realizaccedilatildeo da

campanha experimental Os materiais analisados satildeo o cimento o aditivo de oacutexido de caacutelcio

supercalcinado e os agregados Para tal foram realizados os ensaios de massa especiacutefica distribuiccedilatildeo

do tamanho de partiacutecula e difraccedilatildeo de raios-X

A partir dos resultados de massa especiacutefica nota-se que o aditivo de oacutexido de caacutelcio

supercalcinado estaacute conforme os paracircmetros da ABNT NBR 11768-1 [17] e estudos anteriores [6]

Observa-se a partir das curvas de distribuiccedilatildeo do tamanho de partiacutecula que o cimento CP V ARI RS

apresenta distribuiccedilatildeo de tamanho de partiacutecula mais fina que o aditivo de oacutexido de caacutelcio

supercalcinado

Conforme a anaacutelise obtida do ensaio de difraccedilatildeo de raios-X observa-se que o aditivo

composto por oacutexido de caacutelcio supercalcinado estaacute de acordo com os paracircmetros da ABNT NBR

11768-1 [17] para aditivos compensadores de retraccedilatildeo tipo G Conforme o ensaio as fases

encontradas no cimento CP V ARI RS estatildeo conforme a bibliografia [2354]

A partir da anaacutelise dos agregados obteve-se resultados de absorccedilatildeo de aacutegua e massa especiacutefica

com o objetivo de fornecer paracircmetros para a seleccedilatildeo de agregados utilizados na produccedilatildeo de tubos

de concreto e facilitar a reproduccedilatildeo da pesquisa

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 25

4 Anaacutelise da influecircncia do aditivo na cineacutetica e nos mecanismos de hidrataccedilatildeo

No capiacutetulo em questatildeo eacute apresentado o procedimento experimental empregado para analisar

a influecircncia do aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado na cineacutetica e nos mecanismos de

hidrataccedilatildeo do CP V ARI RS Para tal satildeo analisados e discutidos os ensaios de calorimetria

isoteacutermica de DRX e de Microscopia Eletrocircnica de Varredura (MEV)

41 Materiais

Os materiais utilizados nessa parte da campanha experimental foram o cimento CP V ARI RS

o aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado e aacutegua deionizada conforme descrito no item

31

42 Dosagem e preparaccedilatildeo de pastas de cimento

As pastas foram produzidas com uma relaccedilatildeo aacuteguacimento (ac) fixa igual a 045 conforme

o usual para tubos de concreto Os teores de aditivo selecionados foram de 10 20 30 40 50 e 60

sobre a massa de cimento ( smc) conforme recomendaccedilatildeo do fabricante

Aleacutem disso para a relaccedilatildeo ac de 045 foi produzida uma pasta somente com o aditivo e aacutegua

bem como foi produzida uma pasta com o cimento e aacutegua consideradas como as amostras de

referecircncia para anaacutelise comparativa

Para a produccedilatildeo de cada amostra 200 g de pasta foram preparadas pela preacute-mistura de cimento

e aditivo seguido da adiccedilatildeo de aacutegua e homogeneizaccedilatildeo por 1 min usando um agitador IKA RW 20

acoplado a um eixo R1342 de 4 lacircminas a 1500 rpm

Apoacutes esse tempo o agitador foi desligado e as paredes internas do recipiente foram limpas

durante 30 s com uma espaacutetula Entatildeo a pasta foi homogeneizada novamente por 1 min a 1500 rpm

no agitador Concluiacutedo o processo de mistura a pasta foi destinada para o ensaio correspondente

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 26

43 Meacutetodos

431 Calorimetria isoteacutermica

Calorimetria isoteacutermica foi realizada a 23 ordmC durante 24 h com 87 g de pasta de cimento

utilizando um caloriacutemetro isoteacutermico TAMAir (TA Instruments) de 8 canais Esse ensaio foi

realizado para analisar a cineacutetica de hidrataccedilatildeo de pastas de cimento com diferentes teores de aditivo

As pastas analisadas foram a referecircncia (sem aditivo) e as pastas contendo 10 20 30 40

50 e 60 de aditivo sobre a massa de cimento Aleacutem disso foi feita uma pasta apenas contendo

aditivo e aacutegua na relaccedilatildeo 10 045 em massa para anaacutelise comparativa

432 DRX

A DRX foi utilizada para determinar a composiccedilatildeo das pastas de cimento com 24 h de

hidrataccedilatildeo utilizando o procedimento descrito no item 321 Foram utilizadas as pastas de cimento

produzidas com 3 e 5 de aditivo bem como a pasta de referecircncia sem aditivo A hidrataccedilatildeo das

pastas foi paralisada 24 h apoacutes sua preparaccedilatildeo pelo meacutetodo da troca de solvente [55] Esse meacutetodo

foi empregado porque natildeo afeta a estabilidade e a cristalinidade de aluminatos hidratados [55]

O procedimento de troca de solvente consiste em 6 passos primeiramente a pasta foi imersa

em isopropanol (razatildeo solventepasta igual a 10) por 1 h a -4 ordmC Em segundo lugar o solvente foi

substituiacutedo por um novo volume de isopropanol (razatildeo solventepasta igual a 10) e a pasta foi mantida

imersa por 1 h a -4 ordmC Em terceiro lugar o solvente foi substituiacutedo por um novo volume de

isopropanol (razatildeo solventepasta igual a 50) e a imersatildeo ocorreu por 24 h a -4 ordmC

Apoacutes essa etapa o isopropanol foi substituiacutedo por eacuteter dietiacutelico (razatildeo solventepasta igual a

25) e a pasta foi mantida imersa por 24 h a -4 ordmC Em seguida o solvente foi removido e a amostra

foi seca por 30 min a 40 ordmC Finalmente a pasta foi moiacuteda em moinho de aacutegata ateacute atingir tamanho

maacuteximo de partiacutecula igual a 63 microm

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 27

433 MEV

Microscopia Eletrocircnica de Varredura foi realizada para analisar a microestrutura das pastas

de cimento com aditivos na idade de 24 h Foram ensaiadas as mesmas amostras utilizadas para DRX

em idade especiacutefica Os ensaios foram executados em um microscoacutepio modelo Quanta FEG 650 na

voltagem de 20 kV A superfiacutecie analisada foi a de fratura recobertas com carbono A morfologia

dos hidratos precipitados foi avaliada por feixe de eleacutetrons secundaacuterios e sua composiccedilatildeo quiacutemica foi

avaliada por espectroscopia de raios-X por dispersatildeo de energia (EDS)

44 Resultados e discussatildeo

441 Calorimetria isoteacutermica

As curvas de fluxo de calor estatildeo apresentadas na Figura 10 e na Figura 11 Os pontos

caracteriacutesticos das curvas de fluxo de calor foram determinados seguindo o procedimento de Salvador

et al [56] e estatildeo na Tabela 8 As conclusotildees derivadas dessa anaacutelise estatildeo apresentadas

subsequentemente

Figura 10 - Curvas de fluxo de calor de pastas de 0 a 1 h para amostras de pastas cimentiacutecias e a pasta com 100

aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 28

Figura 11 - Curvas de fluxo de calor de pastas de 0 a 24 h para amostras de pastas cimentiacutecias e a pasta 100 aditivo

Tabela 8 - Anaacutelise das curvas de fluxo calor obtidas para amostras de pastas cimentiacutecias e a pasta com 100 aditivo de

oacutexido de caacutelcio supercalcinado

Pasta teor de

aditivo ( smc)

Periacuteodo de

induccedilatildeo (h)

Taxa de reaccedilatildeo

do pico principal

(mWgh)

Fluxo de calor

maacuteximo (mWg)

Energia liberada

no pico principal

(Jg)

Energia

liberada ateacute

24 h (Jg)

00 1396 105 574 3844 3170

10 1238 124 624 4024 3456

20 1257 113 616 4074 3437

30 1069 125 655 4202 3630

40 1115 121 643 4276 3594

50 983 131 699 4396 3833

60 974 129 705 4482 3872

Na Figura 10 observa-se que a reaccedilatildeo do aditivo com aacutegua gera um intenso pico de liberaccedilatildeo

de calor A hidrataccedilatildeo do oacutexido de caacutelcio gerando hidroacutexido de caacutelcio eacute potencialmente exoteacutermica

Essa reaccedilatildeo eacute raacutepida e termina aproximadamente 1 h apoacutes a mistura do aditivo com aacutegua Na Figura

11 eacute possiacutevel verificar que natildeo ocorrem reaccedilotildees quiacutemicas nessa pasta ateacute 24 h

A partir da anaacutelise das curvas de pastas de cimento com diferentes teores de aditivo na Figura

11 observa-se que a inclusatildeo do aditivo na pasta acelera a cineacutetica de reaccedilotildees de hidrataccedilatildeo Quanto

maior o teor de aditivo adicionado menor eacute o tempo de induccedilatildeo maior a velocidade de reaccedilatildeo maior

a intensidade do pico principal de hidrataccedilatildeo e maior a energia liberada pelos processos de hidrataccedilatildeo

Tal fato eacute devido agrave promoccedilatildeo da formaccedilatildeo e da precipitaccedilatildeo de C-S-H na matriz [6]

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 29

Tais fatos ocorrem porque a inclusatildeo de aditivos contendo caacutelcio e a adiccedilatildeo de hidroacutexido de

caacutelcio em sistemas cimentiacutecios contribuem para aumentar a concentraccedilatildeo do iacuteon Ca2+ em soluccedilatildeo

fazendo com que o meio liacutequido atinja a supersaturaccedilatildeo mais rapidamente [7]

Como o final do periacuteodo de induccedilatildeo e o iniacutecio do processo de aceleraccedilatildeo dependem da

supersaturaccedilatildeo da soluccedilatildeo com Ca2+ a inclusatildeo de aditivo acelera os processos de hidrataccedilatildeo [23]

Com isso eacute possiacutevel concluir que o aditivo acelera o endurecimento da pasta e pode conferir aumento

de resistecircncia mecacircnica da matriz cimentiacutecia Tais resultados estatildeo coerentes com os encontrados na

literatura [67]

Ainda a partir da anaacutelise da Figura 11 foram selecionadas as dosagens de aditivo de 30 e 50

sobre a massa de cimento que foram utilizadas nas etapas seguintes da campanha experimental

Esses teores receberam destaque pois satildeo valores intermediaacuterios que apresentaram resultados de taxa

de reaccedilatildeo do pico principal maiores em relaccedilatildeo aos demais teores adjacentes

442 DRX

A Tabela 9 apresenta a composiccedilatildeo mineraloacutegica obtidas a partir da anaacutelise de DRX para

pastas de cimento com 24 h de hidrataccedilatildeo As amostras analisadas foram sem aditivo e com 3 e 5

de aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado

Tabela 9 - Composiccedilatildeo mineraloacutegica de pastas de cimento obtidas por DRX para amostras de pastas cimentiacutecias sem

aditivo e pasta com 3 e 5 de aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado

Amostra 24 h Sem aditivo 3 de aditivo 5 de aditivo

Fase Quantidade ( em massa)

C3S 313 269 258

C2S 60 55 54

C3A 47 49 49

C4AF 31 36 36

CaCO3 59 58 58

Etringita 138 136 136

Ca(OH)2 151 183 178

Fases amorfas 199 213 231

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 30

A partir da anaacutelise de DRX nota-se que as amostras com aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio

supercalcinado possuem maior presenccedila de portlandita O emprego de 3 e 5 de aditivo aumentou

o teor de portlandita em relaccedilatildeo agrave pasta sem aditivo respectivamente de 212 e 179 Desse modo

observa-se que os resultados da anaacutelise de DRX estatildeo conforme observado na bibliografia pois a

reaccedilatildeo de hidrataccedilatildeo do aditivo eacute capaz de gerar portlandita [6]

Ao analisar os resultados do ensaio de DRX observa-se que as amostras com o aditivo

possuem maior teor de fases amorfas As amostras com 3 e 5 de aditivo apresentaram aumento

do teor de fases amorfas em relaccedilatildeo agrave pasta sem aditivo respectivamente de 70 e 161 Nota-se

que esse fato estaacute relacionado agrave presenccedila de C-S-H nas amostras e os resultados estatildeo conforme a

bibliografia pois a hidrataccedilatildeo do oacutexido de caacutelcio pode acelerar a precipitaccedilatildeo do gel de C-S-H em

matrizes cimentiacutecias [67]

443 MEV

As imagens obtidas por MEV das amostras sem o aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado

com 3 e 5 de aditivo satildeo mostradas na Figura 12b

A partir da comparaccedilatildeo entre a Figura 13a e Figura 13b nota-se que a amostra com 3 de

aditivo apresenta maior presenccedila de hidroacutexido de caacutelcio e gel de C-S-H Ainda em relaccedilatildeo agrave Figura

13a e Figura 13c observa-se maior presenccedila de gel de C-S-H na amostra com 5 de aditivo Desse

modo a partir da anaacutelise visual das Figuras nota-se que as pastas com aditivo de oacutexido de caacutelcio

supercalcinado podem apresentar maior presenccedila de gel de C-S-H como observado na literatura [14]

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 31

(a)

(b)

(c)

Figura 12 - Imagens obtidas por MEV de pastas cimentiacutecias para as amostras (a) sem aditivo (b) com 3 de aditivo e

(c) 5 de aditivo

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 32

(a)

(b)

(c)

Figura 13 - Imagens obtidas por MEV de pastas cimentiacutecias para as amostras (a) sem aditivo (b) com 3 de aditivo e

(c) 5 de aditivo

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 33

Dessa forma a anaacutelise dos resultados de MEV estaacute de acordo com o observado nos ensaios

anteriores principalmente em relaccedilatildeo agrave anaacutelise de calorimetria isoteacutermica na qual observou-se que os

aditivos baseados em oacutexido de caacutelcio satildeo capazes de gerar a aceleraccedilatildeo dos processos de hidrataccedilatildeo

e consequentemente a precipitaccedilatildeo de produtos de hidrataccedilatildeo como o gel de C-S-H [23] Aleacutem

disso essa anaacutelise estaacute conforme a bibliografia uma vez que a reaccedilatildeo de hidrataccedilatildeo do aditivo eacute capaz

de gerar hidroacutexido de caacutelcio [6]

45 Conclusotildees do capiacutetulo

Neste capiacutetulo foram analisadas amostras de pastas cimentiacutecias baseadas nos ensaios de

calorimetria isoteacutermica DRX e MEV O ensaio de calorimetria isoteacutermica analisou pastas cimentiacutecias

com o aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado nos teores de 10 20 30 40 50 e 60

sobre a massa de cimento Ainda o ensaio analisou uma amostra de pasta cimentiacutecia sem o aditivo e

uma pasta composta somente do aditivo

A partir dos resultados de calorimetria isoteacutermica observa-se que a reaccedilatildeo do aditivo com aacutegua

gera um intenso pico de liberaccedilatildeo de calor uma vez que a hidrataccedilatildeo do oacutexido de caacutelcio gerando

hidroacutexido de caacutelcio eacute potencialmente exoteacutermica Ainda observa-se que conforme ocorre o aumento

o teor do aditivo menor eacute o tempo de induccedilatildeo maior a velocidade de reaccedilatildeo maior a intensidade do

pico principal de hidrataccedilatildeo e maior a energia liberada pelos processos de hidrataccedilatildeo

As anaacutelises de DRX e MEV foram realizadas para as amostras de pastas sem aditivo e com

3 e 5 do aditivo Nota-se a partir da anaacutelise de DRX que o uso do aditivo aumentou o teor de

portlandita e de fases amorfas correspondentes ao teor de C-S-H conforme a bibliografia [67]

Observa-se na anaacutelise de MEV que o aditivo natildeo alterou de forma significativa a

microestrutura da pasta cimentiacutecia pois as amostras possuem deposiccedilatildeo de produto similares

Entretanto nota-se que a amostra com 3 de aditivo apresenta maior presenccedila de portlandita e gel

de C-S-H Aleacutem disso nota-se na amostra com 5 de aditivo maior presenccedila de gel de C-S-H

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 34

5 Caracterizaccedilatildeo da estabilidade dimensional de argamassas

Com o objetivo de caracterizar o aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado foi

realizado o ensaio de variaccedilatildeo dimensional Este ensaio eacute caracteriacutestico para aditivos compensadores

de retraccedilatildeo uma vez que permite determinar a influecircncia do aditivo na expansatildeo de matrizes

cimentiacutecias conforme determina a ABNT NBR 11768-1 [17]

51 Composiccedilatildeo e preparo de argamassas

A fim de permitir a moldagem dos corpos de prova para o ensaio de determinaccedilatildeo da variaccedilatildeo

dimensional a dosagem de concreto consistecircncia seca foi adaptada para uma argamassa de

consistecircncia plaacutestica Esta alteraccedilatildeo foi necessaacuteria pois os moldes do ensaio possuem pinos metaacutelicos

rosqueados em seu interior os quais natildeo podem sofrer os deslocamentos gerados durante o processo

de moldagem de concretos de consistecircncia seca

A adaptaccedilatildeo da dosagem de concreto para a argamassa foi realizada de forma experimental

mantendo-se fixa a quantidade de cimento e a relaccedilatildeo aacuteguacimento aplicada na dosagem do concreto

Por outro lado a quantidade de agregado miuacutedo foi reduzida em 234 e o agregado grauacutedo foi

retitado da dosagem com o objetivo de garantir uma argamassa de consistecircncia plaacutestica conforme

apresentado na Tabela 10 O aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado foi empregado nas dosagens

de 3 e 5 sobre a massa de cimento

Tabela 10 - Dosagem de materiais para produccedilatildeo de 1 m3 de argamassa

Material Tipo Dosagem (kgm3) Traccedilo unitaacuterio em massa

Cimento CP V ARI RS 3100 100

Agregado miuacutedo Areia artificial graniacutetica 86728 271

Aacutegua Potaacutevel 1457 047

As argamassas foram preparadas em argamassadeira orbital marca Perfecta Curitiba com

capacidade de 20 L com a preacute-mistura do cimento e do aditivo por 30 s a 136 rpm adiccedilatildeo e mistura

da aacutegua por 60 s a 281 rpm e adiccedilatildeo e mistura da areia por 90 s a 281 rpm

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 35

52 Meacutetodos

Imediatamente apoacutes a finalizaccedilatildeo da mistura corpos de prova prismaacuteticos 75 mm x 75 mm x

285 mm (largura x altura x comprimento) foram moldados segundo a norma ABNT NBR 16834 [57]

O processo de cura dos corpos de prova foi realizado conforme determinado por Nunes et al [15]

com o objetivo de simular a cura usual de tubos de concreto

Os autores propuseram a adaptaccedilatildeo da norma ASTM C 157 [19] que consiste na seguinte

metodologia imediatamente apoacutes a moldagem dos corpos de prova estes foram recobertos por papel

filme e colocados em cacircmara uacutemida depois de 1 dia os corpos de prova foram retirados da cacircmara

uacutemida e desformados

A primeira leitura da variaccedilatildeo dimensional foi realizada conforme o procedimento da norma

ABNT NBR 16834 [57] mantendo-se a posiccedilatildeo do corpo de prova de acordo com a indicaccedilatildeo de

seta como mostra a Tabela 14 Em seguida os corpos de prova foram mantidos na cacircmara seca ateacute a

leitura de 180 dias

Figura 14 - Aparato para determinaccedilatildeo para o ensaio de variaccedilatildeo dimensional A seta azul indica a posiccedilatildeo do corpo de

prova durante o ensaio

53 Resultados e discussatildeo

Os resultados obtidos na anaacutelise de variaccedilatildeo dimensional estatildeo apresentados na Figura 15

Observa-se que houve uma reduccedilatildeo da retraccedilatildeo nas amostras com aditivos em relaccedilatildeo agrave amostra

referecircncia sem aditivo Assim argamassas produzidas com o aditivo apresentaram maior estabilidade

volumeacutetrica quando comparadas agraves argamassas referecircncia

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 36

Figura 15 - Resultados de variaccedilatildeo dimensional por idade de argamassas para amostras sem aditivo com 3 de aditivo

e 5 de aditivo

A amostra referecircncia apresentou variaccedilatildeo dimensional de -0089 A reduccedilatildeo de retraccedilatildeo aos

28 dias de idade de ensaio foi de 337 e 787 com o emprego de 3 e 5 de aditivo sobre a massa

de cimento com resultados de variaccedilatildeo dimensional respectivamente de -0086 e -0082

Desse modo para a amostra com 5 de aditivo a reduccedilatildeo de retraccedilatildeo aos 28 dias de idade eacute

maior que o miacutenimo de 5 determinado para caracterizar o aditivo compensador de retraccedilatildeo

conforme a ABNT NBR 11768-1 [17] para aditivos compensadores de retraccedilatildeo tipo G

Observa-se que a maior reduccedilatildeo do valor de variaccedilatildeo dimensional foi de 0008 para 7 dias

a partir da comparaccedilatildeo entre a argamassa referecircncia e a argamassa com 5 de aditivo A reduccedilatildeo de

variaccedilatildeo dimensional foi similar entre as leituras a partir de 7 dias

De acordo com o observado no item 42 a inclusatildeo do aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio

supercalcinado em matrizes cimentiacutecias aumenta a quantidade de portlandita disponiacutevel Os cristais

de portlandita exercem uma pressatildeo durante a sua formaccedilatildeo o que gera uma reaccedilatildeo expansiva Assim

o uso do aditivo compensa a retraccedilatildeo por secagem e a retraccedilatildeo autoacutegena da matriz cimentiacutecia

54 Conclusotildees do capiacutetulo

Neste capiacutetulo foi avaliada a variaccedilatildeo dimensional de amostras de argamassa sem aditivo e

com 3 e 5 de aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado Observa-se que nas amostras

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 37

com 3 e 5 de aditivo houve reduccedilatildeo de retraccedilatildeo aos 28 dias de idade respectivamente de 337 e

787 em relaccedilatildeo agrave amostra sem aditivo As amostras apresentaram comportamento similar ao longo

do ensaio realizado ateacute 180 dias

A amostra com 5 de aditivo apresentou reduccedilatildeo de retraccedilatildeo aos 28 dias em relaccedilatildeo agrave

amostra sem aditivo conforme determina a ABNT NBR 11768-1 [17] para aditivos compensadores

de retraccedilatildeo tipo G Desse modo nota-se que argamassas produzidas com o aditivo possuem maior

estabilidade volumeacutetrica

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 38

6 Produccedilatildeo de concreto em laboratoacuterio

Concretos foram produzidos em laboratoacuterio com o propoacutesito de avaliar a influecircncia do uso

do aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado nestas amostras Para tal foram realizados os ensaios de

resistecircncia agrave compressatildeo e absorccedilatildeo de aacutegua apoacutes imersatildeo e fervura e iacutendice de vazios As amostras

de concreto analisadas foram as contendo 3 e 5 de aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado

assim como a amostra sem aditivo

61 Composiccedilatildeo e preparo de concretos

A fim de analisar a aplicaccedilatildeo do aditivo compensador de retraccedilatildeo em tubos de concreto optou-

se por utilizar uma dosagem de concreto normalmente empregada para a fabricaccedilatildeo de tubos Esse

concreto caracteriza-se por uma consistecircncia seca pois os tubos satildeo moldados por vibro-compactaccedilatildeo

e os moldes satildeo removidos aproximadamente 5 min apoacutes sua moldagem

A dosagem de concreto utilizada estaacute descrita na Tabela 11 desenvolvida pela empresa

Fermix Tubos para fabricar tubos tipo PA-2 com reforccedilo de armadura metaacutelica Foram utilizados os

materiais descritos no capiacutetulo 3

Tabela 11 - Dosagem de materiais para produccedilatildeo de 1 m3 de concreto para fabricaccedilatildeo de tubos

Material Tipo Dosagem (kgm3) Traccedilo unitaacuterio em massa

Cimento CP V ARI RS 3100 100

Agregado miuacutedo Areia artificial graniacutetica 11315 365

Agregado grauacutedo Brita graniacutetica B0 2263 073

Agregado grauacutedo Brita graniacutetica B1 5301 171

Aacutegua Potaacutevel 1457 047

Observa-se que a dosagem de concreto em questatildeo possui relaccedilatildeo aacuteguacimento inferior agrave

050 conforme determina a ABNT NBR 8890 [9] para tubos destinados agrave redes de aacutegua pluvial Aleacutem

disso o traccedilo de concreto possui um teor de argamassa igual a 656 conforme meacutetodo do IPT

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 39

(1+teor de agregado miuacutedo por quilograma de cimento 1+ teor de agregado total por quilograma de

cimento) [3031]

O teor de argamassa utilizado eacute aproximadamente 20 superior ao teor em concretos

convencionais para garantir melhor acabamento superficial do tubo e o recobrimento adequado das

armaduras utilizadas para reforccedilo do elemento

Os concretos selecionados para anaacutelise foram o de referecircncia (sem aditivo) e contendo 3 e

5 de aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado sobre a massa de cimento Lotes de 25 L

foram produzidos em betoneira estacionaacuteria de 50 L eixo vertical e mistura forccedilada conforme

determina a ABNT NBR 12821 [58] O procedimento de mistura pode ser visto na Figura 16a

(a) (b) (c)

Figura 16 - Produccedilatildeo dos corpos de prova de concreto (a) mistura dos materiais na betoneira (b) preenchimento do

molde com 1 camada de concreto (c) aplicaccedilatildeo de energia com o soquete para compactaccedilatildeo do concreto

Imediatamente apoacutes a mistura do concreto foram moldados corpos de prova ciliacutendricos na

dimensatildeo de 100 mm de diacircmetro por 200 mm de altura A moldagem dos corpos de prova foi

realizada com o auxiacutelio de soquete metaacutelico dotado de guia para aplicaccedilatildeo de energia conforme

descreve a ABNT NBR 7182 [59]

O processo de moldagem dos corpos de prova estaacute apresentado nas Figura 16b e Figura 16c

Os corpos de prova foram desmoldados 24 h apoacutes a moldagem cobertos com lona plaacutestica e mantidos

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 40

no laboratoacuterio em condiccedilotildees de temperatura e umidade respectivamente de 23plusmn1 ordmC e 58plusmn2 de ateacute

a data de realizaccedilatildeo dos ensaios

62 Meacutetodos de ensaio para avaliaccedilatildeo de concretos

621 Resistecircncia agrave compressatildeo

O ensaio de resistecircncia agrave compressatildeo tem o intuito de verificar a influecircncia do uso do aditivo

na resistecircncia mecacircnica de concretos O ensaio foi realizado com 3 corpos de prova ciliacutendricos de

100 mm de diacircmetro e 200 mm de altura retificados nas idades de 1 3 e 28 dias Foi utilizada uma

prensa universal TONI PACT 3000 de 100 tf A velocidade de aplicaccedilatildeo de pressatildeo foi igual a 045

MPas seguindo as recomendaccedilotildees da ABNT NBR 5739 [60]

622 Absorccedilatildeo apoacutes imersatildeo e fervura e iacutendice de vazios

O ensaio tem o intuito de verificar a influecircncia do aditivo na porosidade acessiacutevel agrave aacutegua da

matriz Este foi realizado com 3 corpos de prova ciliacutendricos de 100 mm de diacircmetro e 200 mm de

altura para a idade de 28 dias seguindo a ABNT NBR 9778 [61]

Os corpos de prova foram imersos em aacutegua por 3 dias e sua massa saturada foi determinada

Entatildeo foram secos a 60 oC por 3 dias e sua massa seca foi medida A absorccedilatildeo de aacutegua foi calculada

pela diferenccedila entre a massa saturada e seca em valores porcentuais em relaccedilatildeo agrave massa seca

63 Resultados e discussatildeo

631 Resistecircncia agrave compressatildeo

A Tabela 12 resume os resultados meacutedios de resistecircncia agrave compressatildeo dos concretos com o

desvio padratildeo e anaacutelise de variacircncia ldquoAnovardquo de cada medida Observa-se clara influecircncia do aditivo

compensador de retraccedilatildeo no aumento de resistecircncia mecacircnica do concreto em relaccedilatildeo agrave referecircncia

A amostra com 5 de aditivo apresentou maior resistecircncia agrave compressatildeo em todas as idades

analisadas

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 41

A partir da anaacutelise da Tabela 12 em relaccedilatildeo agrave Anova com uma confiabilidade de 95 obteve-

se o valor de ldquoprdquo inferior a 005 (5) para as amostras nas idades de ensaio de 1 3 e 28 dias Assim

observa-se que a diferenccedila entre as amostras referecircncia com 30 de aditivo e com 50 de aditivo

satildeo estatisticamente significativas para as trecircs idades de ensaio analisadas

Tabela 12 - Resultados meacutedios de resistecircncia agrave compressatildeo nas diferentes idades

Amostra fcm1 (MPa) fcm3 (MPa) fcm28 (MPa)

Sem aditivo 119 plusmn 056 149 plusmn 015 181 plusmn 078

30 de aditivo 130 plusmn 040 187 plusmn 051 197 plusmn 064

50 de aditivo 140 plusmn 050 196 plusmn 035 209 plusmn 028

Anova 00057 00019 00306

p

Concretos produzidos com o aditivo apresentaram maiores resistecircncias agrave compressatildeo que o

concreto referecircncia em todas as idades analisadas Empregando 3 de aditivo a resistecircncia agrave

compressatildeo aumenta 92 255 e 88 nas idades de 1 3 e 28 dias respectivamente Concretos

produzidos com 5 do aditivo apresentaram valores de resistecircncia a compressatildeo 177 315 e 157

superiores ao concreto referecircncia nas idades de 1 3 e 28 dias respectivamente

Conforme observado nos resultados de calorimetria isoteacutermica o aditivo compensador de

retraccedilatildeo contribui para acelerar a cineacutetica de hidrataccedilatildeo do cimento o que eacute capaz de aumentar o

preenchimento dos poros da matriz cimentiacutecia Assim essa aceleraccedilatildeo contribui para aumentar a

velocidade de formaccedilatildeo e precipitaccedilatildeo de C-S-H na matriz Com isso o emprego do aditivo promove

aumento na resistecircncia agrave compressatildeo do concreto

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 42

632 Absorccedilatildeo apoacutes imersatildeo e fervura e iacutendice de vazios

Os resultados obtidos de absorccedilatildeo de aacutegua e iacutendice de vazios por imersatildeo e fervura para

concretos na idade de 28 dias estatildeo apresentados na Figura 17 com o desvio padratildeo de cada resultado

Concretos produzidos com 3 de aditivo apresentaram valores de absorccedilatildeo de aacutegua e iacutendice de vazios

51 e 67 inferiores em relaccedilatildeo agrave amostra sem aditivo Empregando 5 do aditivo a absorccedilatildeo de

aacutegua e iacutendice de vazios diminuiacuteram 80 e 90 respectivamente

Figura 17 - Resultados meacutedios de absorccedilatildeo de aacutegua e iacutendice de vazios por imersatildeo e fervura obtidos de amostras sem

aditivo com 3 de aditivo e 5 de aditivo

Os resultados do ensaio de absorccedilatildeo de aacutegua e iacutendice de vazios por imersatildeo e fervura estatildeo

de acordo com o observado nos resultados de calorimetria isoteacutermica e resistecircncias agrave compressatildeo

pois o uso do aditivo promove o preenchimento dos poros de elementos cimentiacutecios

64 Conclusotildees do capiacutetulo

Neste capiacutetulo foram analisadas amostras de concreto produzidas em laboratoacuterio para os

ensaios de resistecircncia agrave compressatildeo e absorccedilatildeo de aacutegua apoacutes imersatildeo e fervura e iacutendice de vazios As

amostras de concreto analisadas foram as contendo 3 e 5 de aditivo de oacutexido de caacutelcio

supercalcinado comparadas em relaccedilatildeo agrave amostra sem aditivo

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 43

Concretos produzidos com 3 de aditivo apresentaram ganho de resistecircncia agrave compressatildeo de

92 255 e 88 nas idades de 1 3 e 28 dias respectivamente A amostra com 5 de aditivo

apresentou aumento de valores de resistecircncia agrave compressatildeo de 177 315 e 157 nas idades de 1 3

e 28 dias respectivamente em relaccedilatildeo agrave amostra sem aditivo

A anaacutelise ldquoAnovardquo foi aplicada entre as amostras e comprovou a significacircncia dos resultados

para as trecircs idades de ensaio analisadas

Os resultados obtidos a partir do ensaio de absorccedilatildeo de aacutegua e iacutendice de vazios por imersatildeo e

fervura apresentam valores menores para as amostras com o aditivo em relaccedilatildeo agrave amostra sem

aditivo Entretanto os resultados obtidos natildeo possuem diferenccedila significativa entre as amostras

analisadas o que prejudica a anaacutelise da influecircncia do aditivo nas propriedades fiacutesicas do concreto

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 44

7 Produccedilatildeo de tubos de concreto

Neste capiacutetulo eacute apresentado o processo de produccedilatildeo de tubos de concreto com o objetivo de

analisar a influecircncia do aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado nas propriedades fiacutesicas e

mecacircnicas desses elementos Os resultados do estudo compreendem tubos utilizados em redes de

aacutegua pluviais e esgoto sanitaacuterio Para tal satildeo analisados e discutidos os ensaios de compressatildeo

diametral e absorccedilatildeo de aacutegua por imersatildeo e fervura

71 Composiccedilatildeo de tubos de concreto

Os materiais aplicados nessa parte da campanha experimental estatildeo descritos na Tabela 2 e

no item 31 A dosagem utilizada para a produccedilatildeo de tubos de concreto foi fornecida pela empresa

Fermix Tubos para fabricar tubos tipo PA-2 com reforccedilo de armadura metaacutelica conforme descrito na

Tabela 11 e no item 61 Optou-se pela produccedilatildeo dessa categoria de tubos pois satildeo amplamente

utilizados no Brasil

Para a produccedilatildeo de tubos de concreto foram usadas as dosagens de amostras sem aditivo e

com 3 e 5 de aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado Assim foram produzidas trecircs

misturas diferentes conforme a amostra com trecircs tubos de concreto para cada amostra

72 Descriccedilatildeo dos tubos

Os tubos de concreto produzidos nesse estudo tinham diacircmetro nominal de 1000 mm como

ilustra a Figura 18 O diacircmetro nominal de 1000 mm foi selecionado com o objetivo de facilitar o

processo de produccedilatildeo uma vez que a faacutebrica manteacutem o conjunto de peccedilas e de armaduras disponiacuteveis

para este diacircmetro devido sua ampla utilizaccedilatildeo O volume estimado de cada tubo de concreto eacute de

05292 m3

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 45

Figura 18 - Principais dimensotildees (em mm) de tubos de concreto PA2 produzidos

Estudos com tubos de concreto com diacircmetro nominal de 1000 mm satildeo encontrados na

bibliografia [3] Os tubos satildeo classificados como PA2 a partir da classe de resistecircncia destinados

para atender o transporte de aacuteguas pluviais conforme a norma ABNT NBR 8890 [9] O reforccedilo

estrutural com armadura foi idecircntico para todos os tubos produzidos conforme o modelo padratildeo da

faacutebrica para tubos PA2 A composiccedilatildeo deste reforccedilo foi determinada conforme a ABNT NBR 8890

[9]

Aleacutem disso para manter o padratildeo de produccedilatildeo os tubos foram moldados a partir do

procedimento de produccedilatildeo da faacutebrica Dessa forma os materiais foram provenientes da mesma fonte

os tubos foram moldados no mesmo dia de forma subsequente e a partir dos mesmos equipamentos

e matildeo de obra Os materiais e dosagens empregados satildeo conforme o descrito no item 61

73 Processo de produccedilatildeo de tubos de concreto

Em primeiro lugar o accedilo foi cortado e a armadura foi previamente montada na Fermix Tubos

por uma equipe especializada Posteriormente a armadura foi fixada no interior do molde do tubo de

concreto com o auxiacutelio de um anel como mostra a Figura 19a Em seguida o conjunto (molde e

armadura) foi transportado para o interior da maacutequina de vibro-compressatildeo com o auxiacutelio do sistema

de pontes rolantes como apresenta a Figura 19b

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 46

(a) (b)

Figura 19 - Montagem do conjunto molde e armadura para fabricaccedilatildeo de tubos de concreto (a) fixaccedilatildeo da armadura no

molde (b) transporte do conjunto para a maacutequina de vibro-compressatildeo

Apoacutes o posicionamento correto do molde foi iniciada a produccedilatildeo de concreto Para tal foi

utilizada a maacutequina disponiacutevel na faacutebrica do modelo VRF e marca Menegotti A primeira etapa do

processo automaacutetico de produccedilatildeo do concreto consiste no lanccedilamento do cimento no misturador

como mostra a Figura 20

Figura 20 - Lanccedilamento do cimento no misturador para a produccedilatildeo do concreto para tubos

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 47

A segunda etapa do processo consiste no lanccedilamento de agregados no misturador a partir da

esteira como apresenta a Figura 21a O processo de mistura dos materiais foi de 150 s para a

produccedilatildeo de 1 m3 de concreto Previamente o aditivo compensador de retraccedilatildeo foi pesado

manualmente a partir de balanccedila eletrocircnica portaacutetil e foi colocado no misturador por um operador

no iniacutecio da mistura como mostra a Figura 21b

(a) (b)

Figura 21 - Processo de produccedilatildeo do concreto para tubos (a) transporte de agregados na esteira (b) lanccedilamento direto

do aditivo no misturador

Em seguida o concreto foi lanccedilado diretamente no equipamento de vibro-compressatildeo a partir

de esteiras automaacuteticas como apresenta a Figura 22a Por fim o procedimento de compactaccedilatildeo da

ponta do tubo de concreto apoacutes o preenchimento total do molde foi realizado a partir de anel

giratoacuterio Apoacutes a compactaccedilatildeo do concreto o conjunto (tubo de concreto no interior do molde) foi

imediatamente transportado para o piso para a retirada do molde com o auxiacutelio do sistema de pontes

rolantes como mostram as Figura 22b e Figura 22c

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 48

(a) (b) (c)

Figura 22 - Processo de moldagem do tubo de concreto (a) lanccedilamento do concreto no molde metaacutelico (b) e (c)

retirada do molde do tubo

Observou-se que durante o processo de produccedilatildeo dos tubos com 3 de aditivo a consistecircncia

do concreto desses tubos foi similar em relaccedilatildeo aos tubos sem aditivo Por outro lado observou-se

que o processo de produccedilatildeo dos tubos com 5 de aditivo apresentou um concreto mais consistente

durante a moldagem em relaccedilatildeo ao tubo de referecircncia

Dessa forma foi possiacutevel a moldagem de todos os tubos sem a adiccedilatildeo de aacutegua em relaccedilatildeo agrave

dosagem prevista O uso da mesma dosagem para todos os tubos permite comparar de forma efetiva

o efeito do aditivo nas amostras em questatildeo

Apoacutes a retirada dos moldes os tubos receberam acabamento final realizado por um operador

com o uso de desempenadeira e broxa plaacutesticas como mostra a Figura 23a Assim o tubo de concreto

foi coberto com lona plaacutestica por dois dias para evitar a perda de aacutegua como mostra a Figura 23b

Os tubos foram mantidos em local coberto e expostos ao ar ateacute a realizaccedilatildeo dos ensaios

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 49

(a) (b)

Figura 23 - Produccedilatildeo de tubos de concreto (a) acabamento final com auxiacutelio de desempenadeira e (b) cobertura do tubo

com lona plaacutestica apoacutes o acabamento

74 Meacutetodos

741 Compressatildeo diametral

A anaacutelise de compressatildeo diametral permite determinar a influecircncia do aditivo nas

propriedades mecacircnicas dos tubos de concreto de acordo com a ABNT NBR 8890 [9] O ensaio de

compressatildeo diametral foi realizado na Fermix Tubos a partir do meacutetodo de trecircs cutelos com a maacutequina

da marca Kratus e com ceacutelula de carga de 60 ton A velocidade de aplicaccedilatildeo de carga durante o ensaio

foi igual a 20 kNmin como recomenda a ABNT NBR 8890 [9]

Neste meacutetodo de ensaio o tubo de concreto foi apoiado em dois cutelos de madeira inferiores

separados em 20 cm e um cutelo de madeira superior centralizado acoplado ao equipamento

articulado O deslocamento vertical foi medido no ensaio conforme o deslocamento do pistatildeo como

mostra a Figura 24a e Figura 24b

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 50

(a) (b)

Figura 24 - Ensaio de compressatildeo diametral para tubo de concreto (a) tubo posicionado na maacutequina de ensaio com

painel de controle e (b) destaque para o apoio de trecircs cutelos

742 Absorccedilatildeo apoacutes imersatildeo e fervura e iacutendice de vazios

A influecircncia do aditivo nos tubos de concreto foi determinada conforme a ABNT NBR 9778

[61] Para tal foram extraiacutedos 3 testemunhos de cada conjunto de tubos de concreto em torno de 1

kg cada como determina a ABNT NBR 8890 [9] Os corpos de prova foram analisados em relaccedilatildeo agrave

absorccedilatildeo de aacutegua e iacutendice de vazios apoacutes saturaccedilatildeo e fervura conforme descrito no item 622

75 Resultados

751 Compressatildeo diametral

A Figura 25a apresenta os resultados de compressatildeo diametral individuais de trecircs tubos de

concreto para a amostra sem aditivo Observa-se que os trecircs tubos apresentaram comportamento

diferente ao longo de todo deslocamento principalmente os tubos ldquosem aditivo 2rdquo e ldquosem aditivo 3rdquo

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 51

(a)

(b)

(c)

Figura 25 - Resultados de compressatildeo diametral de trecircs tubos de concreto (a) amostra sem aditivo (b) amostra com 3

de aditivo e (c) amostra com 5 de aditivo

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 52

Aleacutem disso nota-se na Figura 25a que apoacutes a carga de pico os tubos apresentaram reduccedilatildeo

na capacidade de resistecircncia ateacute o deslocamento de 75 mm aproximadamente Esse fato ocorre

devido o posicionamento central da armadura metaacutelica em relaccedilatildeo agrave espessura do tubo sendo

necessaacuterio que ocorra um niacutevel de abertura inicial de fissura para solicitar a armadura [4]

A Figura 25b mostra os resultados de compressatildeo diametral individuais de trecircs tubos de

concreto para a amostra com 3 de aditivo Nota-se que apoacutes a carga de pico os tubos apresentaram

reduccedilatildeo na capacidade de resistecircncia ateacute o deslocamento de 100 mm aproximadamente Assim

observa-se que a amostra com 3 de aditivo apresentou carga de pico para um deslocamento maior

em relaccedilatildeo agrave amostra sem aditivo

A Figura 25c apresenta os resultados de compressatildeo diametral individuais de trecircs tubos de

concreto para a amostra com 5 de aditivo Observa-se que apoacutes a carga de pico os tubos

apresentaram reduccedilatildeo na capacidade de resistecircncia ateacute o deslocamento aproximadamente de 100

mm Assim nota-se que a amostra com 5 de aditivo apresentou carga de pico para um deslocamento

maior em relaccedilatildeo agrave amostra sem aditivo

A Figura 26 mostra as curvas tiacutepicas das amostras de tubo sem aditivo com 3 e 5 de

aditivo conforme o ensaio de compressatildeo diametral A curva tiacutepica selecionada para cada amostra

foi a respectiva curva que apresentou comportamento intermediaacuterio entre os trecircs tubos ensaiados por

amostra Nota-se que as amostras de tubos com 3 de aditivo e 5 de aditivo apresentaram valores

de carga maiores em relaccedilatildeo ao tubo de concreto sem aditivo

Figura 26 - Comparaccedilatildeo de resultados de compressatildeo diametral de trecircs tubos de concreto entre as amostras sem aditivo

com 3 de aditivo e 5 de aditivo

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 53

Na Figura 26 observa-se que na regiatildeo de deslocamento entre 50 e 100 mm a carga de pico

foi maior para as amostras com aditivo com 3 e 5 de aditivo Tal fato ocorre porque esta regiatildeo

do graacutefico refere-se ao comportamento do concreto poacutes-fissuraccedilatildeo que foi alterado entre as amostras

a partir do uso de aditivos baseados em oacutexido de caacutelcio supercalcinado [4]

A Tabela 13 apresenta os valores de cargas de fissura obtidos a partir do ensaio de compressatildeo

diametral para cada amostra Observa-se que os tubos de concretos com 3 e 5 de aditivo

apresentaram crescimento de valores maacuteximos de cargas de fissura respectivamente de 293 e 260

em relaccedilatildeo ao concreto sem aditivo Aleacutem disso os tubos de concreto com 3 e 5 de aditivo

apresentaram valores superiores de cargas de fissura em relaccedilatildeo ao valor miacutenimo de 60 kNm

estabelecido na ABNT NBR 8890 [9] para o tipo de tubo em questatildeo

Tabela 13 - Resultados de carga de fissura a partir do ensaio de compressatildeo diametral

Amostra de

tubo

Carga de fissura

(kNm)

Carga de fissura

maacutexima (kNm)

Valor meacutedio (kNm)

(Desvio Padratildeo)

Coeficiente de

variaccedilatildeo ()

Sem aditivo

513

593 551 (402) 729 547

593

3 aditivo

660

767 696 (615) 885 767

660

5 aditivo

681

747 702 (385) 548 747

680

A Tabela 14 mostra os valores de cargas de ruptura obtidos no ensaio de compressatildeo diametral

para cada amostra Nota-se que os concretos com 3 e 5 de aditivo apresentaram respectivamente

valores maacuteximos de cargas de ruptura maiores de 138 e 58 em relaccedilatildeo ao concreto sem aditivo

Ainda as trecircs amostras apresentaram apenas um resultado de cada tubo ensaiado que apresentou

carga de ruptura maior que o limite de 90 kNm estabelecido na ABNT NBR 8890 [9]

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 54

Tabela 14 - Resultados de carga de ruptura a partir do ensaio de compressatildeo diametral

Amostra de

tubo

Carga de ruptura

(kNm)

Carga de ruptura

maacutexima (kNm)

Valor meacutedio (kNm)

(Desvio Padratildeo)

Coeficiente de

variaccedilatildeo ()

Sem aditivo

807

920 858 (575) 671 847

920

3 aditivo

887

1047 916 (1193) 1303 1047

813

5 aditivo

873

973 891 (749) 841 973

827

Conforme a bibliografia [34] nota-se que o ensaio de compressatildeo diametral pode apresentar

coeficientes de variaccedilatildeo consideraacuteveis entre os corpos de prova da mesma amostra como observado

em estudos de tubos de concreto reforccedilados com armaduras e fibras metaacutelicas

Em siacutentese tubos de concreto com o aditivo apresentaram maiores resistecircncias agraves cargas de

fissura e de ruptura no ensaio de compressatildeo diametral em relaccedilatildeo aos tubos sem aditivo Tal fato eacute

observado principalmente nos resultados de carga de fissura e na respectiva regiatildeo do graacutefico pois

esses valores estatildeo relacionados ao desempenho do concreto sem influecircncia da armadura

Assim como observado nos concretos produzidos em laboratoacuterio o aditivo baseado em oacutexido

de caacutelcio supercalcinado gerou aumento de resistecircncia nos tubos de concreto Tal fato contribui para

preencher os poros da matriz cimentiacutecia e promove o aumento da velocidade de formaccedilatildeo e

precipitaccedilatildeo de C-S-H na matriz Com isso eacute possiacutevel concluir que o emprego do aditivo promove

aumento de resistecircncia do concreto

752 Absorccedilatildeo apoacutes imersatildeo e fervura e iacutendice de vazios

Os resultados obtidos a partir dos ensaios de absorccedilatildeo de aacutegua e iacutendice de vazios por imersatildeo

e fervura para corpos de provas preparados a partir de testemunhos extraiacutedos de tubos de concreto

estatildeo apresentados na Figura 27 Concretos produzidos com 3 de aditivo apresentaram valores

menores de absorccedilatildeo de aacutegua e iacutendice de vazios de 068 e 076 respectivamente em relaccedilatildeo agrave

amostra sem aditivo O emprego de 5 do aditivo em tubos resultou na diminuiccedilatildeo da absorccedilatildeo de

aacutegua e iacutendice de vazios de 818 e 718 respectivamente

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 55

Figura 27 - Resultados meacutedios de absorccedilatildeo de aacutegua e iacutendice de vazios por imersatildeo e fervura de amostras de tubos de

concreto sem aditivo com 3 de aditivo e 5 de aditivo

Nota-se que as amostras extraiacutedas dos tubos com aditivo apresentaram menor absorccedilatildeo de

aacutegua e iacutendice de vazios em relaccedilatildeo a amostra sem aditivo Tambeacutem a diminuiccedilatildeo da absorccedilatildeo de

aacutegua e iacutendice de vazios gerada pelo uso do aditivo foi observada nos concretos produzidos em

laboratoacuterio uma vez que a aplicaccedilatildeo do aditivo promove o preenchimento dos poros de matrizes

cimentiacutecios Assim os resultados do ensaio estatildeo conforme o observado nos resultados de

calorimetria isoteacutermica e os ensaios realizados nos concretos produzidos em laboratoacuterio

Todavia estes resultados natildeo apresentaram diferenccedila expressiva o que dificulta a anaacutelise da

influecircncia do aditivo nesta propriedade Todas as amostras estatildeo conforme o limite de absorccedilatildeo de

8 determinado pela ABNT NBR 8890 [9]

76 Conclusotildees do capiacutetulo

Neste capiacutetulo foram avaliados os tubos de concreto produzidos com a amostra sem aditivo

e as amostras com 3 e 5 de aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado O estudo analisou

trecircs resultados do ensaio de compressatildeo diametral por amostra A partir dessas amostras foram

extraiacutedos corpos de prova para realizar o ensaio de absorccedilatildeo apoacutes imersatildeo e fervura e iacutendice de vazios

Os resultados obtidos no ensaio de compressatildeo diametral apresentaram comportamento similar ao

longo de todo deslocamento para cada amostra

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 56

A partir dos resultados graacuteficos do ensaio de compressatildeo diametral observa-se que apoacutes a

carga de pico as amostras sem aditivo apresentaram reduccedilatildeo na capacidade de resistecircncia ateacute o

deslocamento aproximadamente de 75 mm Por outro lado as amostras com 3 e 5 de aditivo

apresentaram reduccedilatildeo na capacidade de resistecircncia ateacute o deslocamento aproximadamente de 100

mm Assim nota-se que as amostras com aditivo apresentaram carga de pico para um deslocamento

maior em relaccedilatildeo agrave amostra sem aditivo

Aleacutem disso nos resultados graacuteficos do ensaio nota-se na regiatildeo de deslocamento entre 50 e

100 mm que a carga de pico foi significativamente maior para as amostras com aditivo com 3 e 5

de aditivo em relaccedilatildeo agrave amostra referecircncia Esta regiatildeo do graacutefico refere-se ao comportamento de

poacutes-fissuraccedilatildeo do concreto o que mostra a influecircncia do aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio

supercalcinado no comportamento de tubos de concreto [4]

A partir dos valores obtidos no ensaio de compressatildeo diametral nota-se que as amostras com

3 e 5 de aditivo apresentaram valores maacuteximos de cargas de fissura maiores respectivamente em

relaccedilatildeo ao concreto sem aditivo de 293 e 260 Ademais as amostras com o aditivo possuem

valores superiores de cargas de fissura conforme determina a ABNT NBR 8890 [9] para tubos PA2

Em relaccedilatildeo aos resultados obtidos a partir dos ensaios de absorccedilatildeo de aacutegua e iacutendice de vazios por

imersatildeo e fervura nota-se que as amostras com aditivo apresentaram valores menores em relaccedilatildeo agrave

amostra sem aditivo Contudo os resultados obtidos no ensaio natildeo apresentaram diferenccedila relevante

entre as amostras o que impede a anaacutelise da influecircncia do aditivo nas propriedades fiacutesicas de tubos

de concreto

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 57

8 Procedimento de fabricaccedilatildeo cura e utilizaccedilatildeo de tubos de concreto com

oacutexido de caacutelcio supercalcinado

Para a produccedilatildeo de tubos de concreto eacute fundamental selecionar materiais adequados

conforme ensaios de laboratoacuterio para a caracterizaccedilatildeo dos materiais e normas teacutecnicas pertinentes

Dessa forma com o desenvolvimento da tecnologia dos materiais aleacutem da aplicaccedilatildeo de materiais

convencionais para a produccedilatildeo de concreto satildeo aplicados adiccedilotildees e aditivos

A norma ABNT NBR 11768-1 [17] determina a anaacutelise de requisitos gerais para aditivos

usuais no Brasil Desse modo a norma relaciona a propriedade do aditivo com os respectivos meacutetodos

de ensaio e requisitos Em relaccedilatildeo ao aditivo composto por oacutexido de caacutelcio supercalcinado eacute

pertinente analisar as propriedades de homogeneidade do material e a uniformidade de sua cor Ainda

os requisitos especiacuteficos para aditivos compensadores de retraccedilatildeo satildeo determinados na ABNT NBR

11768-1 [17] conforme a caracterizaccedilatildeo de aditivos com aspecto de poacute

Eacute fundamental compor a amostragem de aditivos em poacute Para aditivos comercializados em

recipientes como tambores e contecircineres eacute necessaacuterio destacar nestes as respectivas identificaccedilotildees e

informaccedilotildees do aditivo Por outro lado para aditivos comercializados a granel eacute fundamental a

transmissatildeo das identificaccedilotildees e informaccedilotildees no momento do despacho

Aleacutem disso a norma ABNT NBR 8890 [9] determina que aditivos para concreto de tubos

devem ser armazenados em locais apropriados Assim estes locais devem proteger os aditivos de

intempeacuteries umidade e calor e eacute necessaacuterio respeitar o prazo de validade desses materiais

Apoacutes a seleccedilatildeo dos materiais eacute necessaacuterio realizar a dosagem do concreto Para tal satildeo

determinadas as proporccedilotildees de materiais mais adequadas Neste estudo a dosagem de concreto

aplicada foi a usual da faacutebrica para produccedilatildeo de tubos PA2 Vale ressaltar que o aditivo eacute adicionado

ou seja natildeo eacute necessaacuteria a substituiccedilatildeo parcial sobre a massa de cimento ou agregado miuacutedo o que

facilita a dosagem de concreto

Propotildeem-se que o estudo de dosagem contemple a umidade oacutetima do concreto com o aditivo

Desse modo a partir da umidade oacutetima eacute possiacutevel obter a quantidade de aacutegua adequada para a

consistecircncia ideal do concreto o que permite melhor desempenho do tubo No estudo realizado a

quantidade de aacutegua foi a mesma para todas as amostras com o objetivo de comparar as amostras a

partir da uacutenica variaacutevel de uso do aditivo

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 58

Para a produccedilatildeo de tubos de concreto armado eacute necessaacuteria a montagem preacutevia do reforccedilo de

accedilo o que usualmente eacute produzido na proacutepria faacutebrica de tubos como mostra a Figura 28a Apoacutes a

produccedilatildeo do reforccedilo de accedilo eacute necessaacuterio posicionaacute-lo no interior do molde o que possibilita o

transporte do conjunto para o interior da maacutequina de vibraccedilatildeo conforme a Figura 28b Deve-se

posicionar a armadura para que o seu cobrimento miacutenimo no tubo seja respeitado

(a) (b)

Figura 28 - Etapas preacutevias para a produccedilatildeo de tubos de concreto (a) montagem do reforccedilo de accedilo (b) fixaccedilatildeo do

reforccedilo de accedilo no molde

No estudo em questatildeo foi realizada a produccedilatildeo de tubos de concreto PA2 com o aditivo

baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado Para tal o processo de produccedilatildeo do concreto foi realizado

a partir da mistura automaacutetica dos materiais no misturador conforme o padratildeo da faacutebrica Durante a

mistura do concreto o aditivo anteriormente pesado de forma manual foi colocado no misturador por

um operador como mostra a Figura 29

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 59

Figura 29 - Lanccedilamento manual do aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado no misturador para a produccedilatildeo de tubos de

concreto

Contudo para uma operaccedilatildeo em larga escala este meacutetodo de produccedilatildeo pode causar erros e

atrasar o processo de produccedilatildeo principalmente devido ao trabalho manual Dessa forma propotildee-se

que o aditivo seja armazenado e dosado de acordo com o procedimento usual do cimento aplicado na

fabricaccedilatildeo de tubos de concreto uma vez que ambos os materiais possuem aspecto de poacute

Eacute proposto na literatura que o cimento utilizado na produccedilatildeo de tubos de concreto deve ser

armazenado em silos metaacutelicos a granel o que facilita a dosagem por massa Ainda recomenda-se

realizar a dosagem gravitacional bem como posicionar o dosador gravitacional sobre o misturador

a fim de garantir a descarga integral dos materiais conforme a Figura 30 [29]

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 60

Figura 30 - Silo de cimento gravitacional posicionado sobre o misturador para a fabricaccedilatildeo de tubos de concreto

No caso da impossibilidade de utilizar o misturador por gravidade eacute recomendado aplicar

transportadores helicoidais Sobretudo para plantas nas quais o silo de cimento estaacute posicionado em

niacutevel diferente do misturador [29]

Em seguida a mistura do concreto este eacute lanccedilado diretamente no molde previamente acoplado

na maacutequina de vibraccedilatildeo O modo de lanccedilamento depende do layout especiacutefico da faacutebrica como eacute

funccedilatildeo do nuacutemero de moldes que recebem o concreto e tipo de misturador Este transporte entre a

unidade dosadora e o local do sistema produtivo pode ser realizado por vagonetas skip ou esteiras

transportadoras A partir da fabricaccedilatildeo de tubos de concreto com aditivo observou-se que o transporte

deste concreto ateacute o molde deve ser realizado conforme o procedimento usual da faacutebrica a partir do

uso de esteiras rolantes como mostra a Figura 31

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 61

Figura 31 - Transporte do concreto do misturador para o molde na maacutequina de vibro-compressatildeo a partir do uso de

esteiras rolantes

Posteriormente a moldagem do tubo estes devem ser retirados da maacutequina e posicionados na

aacuterea destinada para a cura na posiccedilatildeo vertical como determina a ABNT NBR 8890 [9] Apoacutes a cura

os tubos devem ser transportados para a aacuterea de estocagem Este processo natildeo difere para os tubos

produzidos com o aditivo

A cura por proteccedilatildeo superficial eacute a cura inicial usualmente aplicada para tubos de concreto

A partir da produccedilatildeo de tubos de concreto com o aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado

produzidos neste estudo observou-se que o procedimento convencional de cura pode ser aplicado

para tubos com aditivo conforme a Figura 32 Assim o procedimento convencional de acabamento

das superfiacutecies internas e externas pode ser aplicado para os tubos produzidos com aditivo

Figura 32 - Processo de cura de tubos de concreto com cobertura de lona plaacutestica apoacutes o acabamento

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 62

81 Conclusotildees do capiacutetulo

Neste capiacutetulo foi analisado o procedimento de fabricaccedilatildeo cura e utilizaccedilatildeo de tubos de

concreto com oacutexido de caacutelcio supercalcinado a partir de estudos e normas teacutecnicas pertinentes assim

como as observaccedilotildees realizadas durante a produccedilatildeo de tubos de concreto com o aditivo na faacutebrica

As normas ABNT NBR 11768-1 [17] e ABNT NBR 8890 [9] especificam diretrizes para a

anaacutelise amostragem e armazenamento de aditivos com aspecto de poacute Esses requisitos devem ser

aplicados para o uso do aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado para a produccedilatildeo de tubos de

concreto

A dosagem de concreto utilizada no estudo foi a usual da faacutebrica para produccedilatildeo de tubos PA2

para o concreto sem o aditivo Para amostras com 3 e 5 de aditivo de oacutexido de caacutelcio

supercalcinado a dosagem de concreto natildeo sofreu alteraccedilotildees da quantidade de aacutegua ou substituiccedilatildeo

parcial de outros materiais

Do mesmo modo o reforccedilo de accedilo foi o habitual da faacutebrica para produccedilatildeo de tubos PA2 para

as amostras sem aditivo e com o aditivo Com o conjunto do reforccedilo de accedilo posicionado no molde no

interior da maacutequina de vibraccedilatildeo foi possiacutevel iniciar a mistura do concreto A produccedilatildeo das amostras

com o aditivo difere em relaccedilatildeo a inclusatildeo do aditivo de maneira manual Para tal o aditivo foi pesado

em balanccedila e colocado no misturador por um operador

Incluir uma etapa manual no processo de produccedilatildeo de tubos pode ser inviaacutevel para uma

operaccedilatildeo em larga escala Assim propotildee-se que o aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado seja

armazenado e dosado conforme o procedimento atual da faacutebrica aplicado para o cimento Os demais

processos de produccedilatildeo dos tubos cura e armazenamentos natildeo apresentaram diferenccedilas para os tubos

com o aditivo

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 63

9 Conclusotildees

A massa especiacutefica do aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado estaacute de acordo com estudos

anteriores [6] e conforme os paracircmetros da ABNT NBR 11768-1 [17] O aditivo apresentou

composiccedilatildeo mineraloacutegica conforme as diretrizes da ABNT NBR 11768-1 [17]

A inclusatildeo do aditivo em pasta cimentiacutecia acelera a cineacutetica de reaccedilotildees de hidrataccedilatildeo do

cimento uma vez que o aditivo eacute capaz de gerar aumento da concentraccedilatildeo do iacuteon Ca2+ que acelera o

periacuteodo de induccedilatildeo

O aditivo natildeo alterou de forma expressiva a composiccedilatildeo mineraloacutegica de pastas cimentiacutecias

Contudo observou-se maior presenccedila de hidroacutexido de caacutelcio e C-S-H nas amostras com o aditivo A

amostra com 5 de aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado foi caracterizada conforme a

determinaccedilatildeo da ABNT NBR 11768-1 [17] para aditivos compensadores de retraccedilatildeo tipo G

Concretos produzidos em laboratoacuterio com o aditivo apresentaram aumento de resistecircncia agrave

compressatildeo conforme o observou-se o aumento da velocidade de formaccedilatildeo e precipitaccedilatildeo de C-S-H

na matriz Todavia a anaacutelise das propriedades fiacutesicas de concretos natildeo apresentaram diferenccedilas

expressivas

O uso do aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado influenciou as propriedades

mecacircnicas de tubos de concreto principalmente em relaccedilatildeo agrave poacutes-fissuraccedilatildeo As amostras de tubo

com o aditivo apresentaram incremento de resistecircncia sobretudo em relaccedilatildeo agrave carga de fissura A

anaacutelise fiacutesica de tubos apresentou resultados similares

As observaccedilotildees durante o processo de fabricaccedilatildeo de tubos de concreto com o aditivo de oacutexido

de caacutelcio supercalcinado mostraram que o uso do aditivo alterou a etapa de mistura do concreto Deste

modo com base na literatura propotildee-se a adequaccedilatildeo da faacutebrica para armazenar e dosar o aditivo em

poacute conforme a praacutetica usual da induacutestria para o cimento Esta adequaccedilatildeo eacute capaz de tornar o processo

eficiente em larga escala e com poucas alteraccedilotildees na planta e no processo da faacutebrica

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 64

91 Aplicabilidade da pesquisa e sugestotildees para pesquisas futuras

Os resultados obtidos nesse projeto de pesquisa natildeo podem ser extrapolados para toda e

qualquer aplicaccedilatildeo de aditivos baseados em oacutexido de caacutelcio supercalcinado e nem para qualquer

dosagem e reforccedilo de tubo de concreto Desse modo estudos direcionados devem ser realizados para

garantir a aplicaccedilatildeo dos resultados em situaccedilotildees especiacuteficas

Para a realizaccedilatildeo de estudos futuros que relacionam a aplicaccedilatildeo do aditivo baseado em oacutexido

de caacutelcio supercalcinado com concretos de consistecircncia seca os seguintes temas satildeo sugeridos

bull Comparaccedilatildeo desses resultados com os obtidos por meio da produccedilatildeo de tubos de concreto de

pequeno diacircmetro sem o reforccedilo de armadura

bull Produccedilatildeo de elementos de concreto com consistecircncia seca a fim de avaliar o efeito do aditivo

baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado na variaccedilatildeo dimensional como o procedimento da

norma ASTM C 1581 [62]

bull Comparaccedilatildeo da durabilidade de tubos de concreto produzidos com e sem o aditivo baseado em

oacutexido de caacutelcio supercalcinado

Comparaccedilatildeo desses resultados com os obtidos por meio da produccedilatildeo de tubos de concreto

com estudo em laboratoacuterio do teor oacutetimo de aacutegua para os concretos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 65

10 Publicaccedilotildees

O projeto em questatildeo resultou em uma publicaccedilatildeo de artigo em congresso nacional e um

depoacutesito de pedido de patente respectivamente conforme as referecircncias

OLIVEIRA C U POLIZEL M M SILVA C O QUARCIONI V A SALVADOR R

P Aplicaccedilatildeo de aditivos compensadores de retraccedilatildeo em concretos de consistecircncia seca 62deg

Congresso Brasileiro do Concreto Evento virtual IBRACON 2020

OLIVEIRA C U SILVA C O V A SALVADOR R P VANETTI R GIMENEZ A

B Produccedilatildeo de tubos de concreto com a adiccedilatildeo de aditivo compensador de retraccedilatildeo composto por

oacutexido de caacutelcio supercalcinado BR n 20 2020 019004 6 Depositantes SALVADOR R P

CHIMICA EDILE DO BRASIL LTDA e FERMIX INDUacuteSTRIA E COMEacuteRCIO LTDA Depoacutesito

23 set 2020

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 66

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caacutelcio supercalcinado 70

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido

de caacutelcio supercalcinado

DEDICATOacuteRIA

Aos meus pais Antocircnio e Lucimara por todo amor e incentivo

incondicional Ao maior engenheiro de todos os tempos o

criador de todas as coisas o uacutenico capaz de fazer obras perfeitas

Deus

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido

de caacutelcio supercalcinado

AGRADECIMENTOS

Profissionais familiares e amigos tornaram concreto este projeto de pesquisa Na

impossibilidade de listar todos os envolvidos registro alguns agradecimentos pontuais

Aos meus orientadores Prof Me Claacuteudio Oliveira Silva e Prof Dr Renan Piacutecolo Salvador

pelo incentivo confianccedila dedicaccedilatildeo direcionamento e por todo conhecimento compartilhado A eles

minha sincera gratidatildeo

Agrave toda famiacutelia Universidade Satildeo Judas Tadeu que tornaram minha formaccedilatildeo humana e

acadecircmica possiacutevel bem como este estudo Aos professores das disciplinas de mestrado que cursei

os inesqueciacuteveis e excelentes profissionais mestres e doutores sobretudo educadores Aos

colaboradores e teacutecnicos da Universidade Satildeo Judas Tadeu pela competecircncia e auxiacutelio em todas as

etapas deste trabalho em especial aos colaboradores do laboratoacuterio Igor Cleyton e Fernando Ainda

agradeccedilo ao apoio e dedicaccedilatildeo da Eng Caroline Cardoso

Em especial agradeccedilo aos alunos de iniciaccedilatildeo cientiacutefica Matheus Polizel e Mariana Silva

Espero ter contribuiacutedo com o futuro de vocecircs que com certeza seraacute brilhante Obrigada pelo apoio e

dedicaccedilatildeo para superarmos todos os contratempos atuais

Agrave empresa Chimica Edile do Brasil com destaque ao CEO Riccardo Vannetti por apoiar de

forma completa este projeto de pesquisa por meio do fornecimento de aditivos aporte financeiro e

compartilhamento de todo conhecimento teacutecnico Tambeacutem por acreditar na importacircncia e potencial

da pesquisa cientiacutefica no Brasil

Agrave toda equipe da empresa Fermix Tubos em especial aos Engenheiros Aliacuterio Gimenez e Joseacute

Carlos por todo apoio ao projeto com dedicaccedilatildeo e prontidatildeo na doaccedilatildeo de materiais realizaccedilatildeo da

produccedilatildeo de tubos de concreto ensaios de compressatildeo diametral e todo suporte teacutecnico

Ao Instituto Acircnima Educaccedilatildeo que busca fomentar a educaccedilatildeo e pesquisa cientiacutefica no Brasil

pela parceria nesta pesquisa Em destaque para Paloma Gomes Rodrigues e Marlon Leal Marcelino

por todo suporte com prontidatildeo e competecircncia

Agraves instituiccedilotildees e universidades que tornaram o programa experimental possiacutevel e satildeo o

alicerce da pesquisa cientiacutefica do paiacutes Ao Instituto de Pesquisas Tecnoloacutegicas (IPT) em especial

Anderson Lopes de Andrade Sergio Soares de Lima e Valdecir Angelo Quarcioni por toda a

________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido

de caacutelcio supercalcinado

dedicaccedilatildeo e atenccedilatildeo Aos profissionais competentes da Universidade de Satildeo Paulo (USP) por todo

suporte teacutecnico e auxiacutelio

Aos profissionais da Associaccedilatildeo Brasileira de Cimento Portland (ABCP) por todo o apoio e

suporte incondicional em especial ao time do laboratoacuterio de concreto meus eternos amigos Antocircnio

Eng Ariel Eng Dayvid Felipe Custodio Felipe Diniz Joseacute Ciacutecero Marcelo e Rubens Montanari

Aos profissionais Arnaldo Battagin e Me Claacuteudio Oliveira Silva por todo apoio agrave esta pesquisa e

tantas outras que promovem avanccedilos significativos para a aacuterea de cimentiacutecios e para a sociedade

brasileira

Um agradecimento especial para os amigos que acreditaram no meu potencial e tornaram este

projeto possiacutevel assim como satildeo motivo de felicidade constante em minha vida Ma Viviam

Aparecida Vaz Pedrozo Cardoso e Joseacute Ciacutecero Ferreira da Silva

A Deus por ter me proporcionado sauacutede paz inteligecircncia e pessoas maravilhosas que

tornaram esta etapa da minha vida possiacutevel

Enfim agrave minha famiacutelia e base meus pais Antocircnio Joseacute Xavier de Oliveira e Lucimara Cristina

Umbinger de Oliveira pelo amor incondicional e por todo sacrifiacutecio Aos meus irmatildeos e cunhadas

Emerson Rafael Talita e Tamires por todo apoio e carinho Agraves minhas tias Juraci (in memoriam)

Silvana e Marcia por todo amor Ao meu namorado Bruno por todo amor incondicional e dedicaccedilatildeo

Agrave minha prima Bruna por ser minha melhor amiga e sempre me incentivar Aos meus avoacutes maternos

e paternos (in memoriam) pelo apoio Agrave minha amada sobrinha Melissa que cultive o amor pelo

aprendizado e a curiosidade para sempre realizar novas descobertas

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido

de caacutelcio supercalcinado

RESUMO

Tubos de concreto satildeo amplamente utilizados em redes de aacuteguas pluviais e esgoto sanitaacuterio no Brasil

Esses elementos necessitam cumprir os criteacuterios de resistecircncia mecacircnica e estanqueidade conforme

determina a ABNT NBR 88902020 Aditivos compensadores de retraccedilatildeo satildeo difundidos na induacutestria

de pavimentos de concreto no paiacutes Esses aditivos baseados em oacutexido de caacutelcio supercalcinado

apresentam expansatildeo volumeacutetrica podendo ser empregados em concreto para compensar sua

retraccedilatildeo Aleacutem disso os produtos gerados pelo aditivo podem preencher os poros do concreto e

diminuir sua permeabilidade bem como aumentar sua resistecircncia mecacircnica Nesse contexto o

objetivo desta pesquisa eacute empregar o aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado na fabricaccedilatildeo

de tubos de concreto para proporcionar maior estabilidade volumeacutetrica estanqueidade e resistecircncia

mecacircnica A composiccedilatildeo quiacutemica e mineraloacutegica do aditivo foi caracterizada e a influecircncia do aditivo

na cineacutetica e nos mecanismos de hidrataccedilatildeo do cimento foi avaliada As propriedades fiacutesicas e

mecacircnicas de argamassas concretos e tubos de concreto foram analisadas Os resultados obtidos

mostram que o aditivo acelera a hidrataccedilatildeo do cimento contribuindo para aumentar o grau de

hidrataccedilatildeo de pastas em curta idade Tal fato contribui para o aumento de resistecircncia mecacircnica de

concretos produzidos em laboratoacuterio e de tubos Para finalizar foi elaborado um procedimento de

fabricaccedilatildeo cura e utilizaccedilatildeo de tubos de concreto produzidos com o aditivo

Palavras-chave Tubos de concreto oacutexido de caacutelcio supercalcinado aditivo compensador de

retraccedilatildeo propriedades mecacircnicas

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido

de caacutelcio supercalcinado

ABSTRACT

Concrete pipes are widely used in rainwater and sanitary sewage networks in Brazil These elements

need to meet mechanical strength and tightness criteria as determined by ABNT NBR 88902020

Shrinkage compensating admixtures are widespread in the concrete paving industry in the country

These admixtures based on supercalcined calcium oxide present volumetric expansion that

compensates concrete shrinkage In addition the products generated by the admixture may fill the

pores of the concrete and decrease its permeability as well as increase its mechanical strength In this

context the objective of this research is to use the admixtures based on supercalcined calcium oxide

to manufacture concrete pipes to provide greater volumetric stability tightness and mechanical

strength The chemical and mineralogical composition of the admixture were characterized and the

in influence of the admixture on the kinetics and mechanisms of hydration were analyzed In addition

the physical and mechanical properties of mortars concretes and concrete pipes produced with the

admixture were evaluated Results showed that the admixture accelerates cement hydration

contributing to increase the degree of hydration of pastes This fact contributes to the increase in the

mechanical strength of concrete specimens and pipes Finally a procedure to manufacture cure and

use concrete pipes with the admixtures was elaborated

Keywords concrete pipe supercalcined calcium oxide shrinkage compensating admixture

mechanical properties

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido

de caacutelcio supercalcinado

LISTA DE FIGURAS

Figura 1 - Esquema do programa experimental conduzido 4

Figura 2 - Fases de hidrataccedilatildeo do cimento Portland como visto em um calorimeacutetrico isoteacutermico 7

Figura 3 - Variaccedilotildees dimensionais de um concreto convencional e um concreto de retraccedilatildeo

compensada 11

Figura 4 - Comparaccedilatildeo de curvas de resistecircncia agrave compressatildeo ao longo do tempo de um concreto sem

aditivos (Referecircncia) concreto com aditivo de oacutexido de caacutelcio (CaO) e concreto com aditivos de

oacutexido de caacutelcio e redutor de retraccedilatildeo (CaO+SRA) 12

Figura 5 - Produccedilatildeo de tubos de concreto com equipamento de compressatildeo radial 15

Figura 6 - Semicorte longitudinal tiacutepico de tubos com encaixe (a) macho e fecircmea e (b) ponta e bolsa

16

Figura 7 - Meacutetodos de ensaio de tubos ensaios de (a) trecircs cutelos (b) dois cutelos (c) colchatildeo de

areia e (d) Minnesota 17

Figura 8 - Esquema do ensaio de compressatildeo diametral para tubo de encaixe ponta e bolsa visto que

L eacute o comprimento uacutetil do tubo 17

Figura 9 - Curvas de distribuiccedilatildeo do tamanho de partiacutecula do cimento CP V ARI RS e aditivo 22

Figura 10 - Curvas de fluxo de calor de pastas de 0 a 1 h para amostras de pastas cimentiacutecias e a pasta

com 100 aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado 27

Figura 11 - Curvas de fluxo de calor de pastas de 0 a 24 h para amostras de pastas cimentiacutecias e a

pasta 100 aditivo 28

Figura 12 - Imagens obtidas por MEV de pastas cimentiacutecias para as amostras (a) sem aditivo (b) com

3 de aditivo e (c) 5 de aditivo 31

Figura 13 - Imagens obtidas por MEV de pastas cimentiacutecias para as amostras (a) sem aditivo (b) com

3 de aditivo e (c) 5 de aditivo 32

Figura 14 - Aparato para determinaccedilatildeo para o ensaio de variaccedilatildeo dimensional A seta azul indica a

posiccedilatildeo do corpo de prova durante o ensaio 35

Figura 15 - Resultados de variaccedilatildeo dimensional por idade de argamassas para amostras sem aditivo

com 3 de aditivo e 5 de aditivo 36

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido

de caacutelcio supercalcinado

Figura 16 - Produccedilatildeo dos corpos de prova de concreto (a) mistura dos materiais na betoneira (b)

preenchimento do molde com 1 camada de concreto (c) aplicaccedilatildeo de energia com o soquete para

compactaccedilatildeo do concreto 39

Figura 17 - Resultados meacutedios de absorccedilatildeo de aacutegua e iacutendice de vazios por imersatildeo e fervura obtidos

de amostras sem aditivo com 3 de aditivo e 5 de aditivo 42

Figura 18 - Principais dimensotildees (em mm) de tubos de concreto PA2 produzidos 45

Figura 19 - Montagem do conjunto molde e armadura para fabricaccedilatildeo de tubos de concreto (a)

fixaccedilatildeo da armadura no molde (b) transporte do conjunto para a maacutequina de vibro-compressatildeo 46

Figura 20 - Lanccedilamento do cimento no misturador para a produccedilatildeo do concreto para tubos 46

Figura 21 - Processo de produccedilatildeo do concreto para tubos (a) transporte de agregados na esteira (b)

lanccedilamento direto do aditivo no misturador 47

Figura 22 - Processo de moldagem do tubo de concreto (a) lanccedilamento do concreto no molde

metaacutelico (b) e (c) retirada do molde do tubo 48

Figura 23 - Produccedilatildeo de tubos de concreto (a) acabamento final com auxiacutelio de desempenadeira e

(b) cobertura do tubo com lona plaacutestica apoacutes o acabamento 49

Figura 24 - Ensaio de compressatildeo diametral para tubo de concreto (a) tubo posicionado na maacutequina

de ensaio com painel de controle e (b) destaque para o apoio de trecircs cutelos 50

Figura 25 - Resultados de compressatildeo diametral de trecircs tubos de concreto (a) amostra sem aditivo

(b) amostra com 3 de aditivo e (c) amostra com 5 de aditivo 51

Figura 26 - Comparaccedilatildeo de resultados de compressatildeo diametral de trecircs tubos de concreto entre as

amostras sem aditivo com 3 de aditivo e 5 de aditivo 52

Figura 27 - Resultados meacutedios de absorccedilatildeo de aacutegua e iacutendice de vazios por imersatildeo e fervura de

amostras de tubos de concreto sem aditivo com 3 de aditivo e 5 de aditivo 55

Figura 28 - Etapas preacutevias para a produccedilatildeo de tubos de concreto (a) montagem do reforccedilo de accedilo

(b) fixaccedilatildeo do reforccedilo de accedilo no molde 58

Figura 29 - Lanccedilamento manual do aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado no misturador para a

produccedilatildeo de tubos de concreto 59

Figura 30 - Silo de cimento gravitacional posicionado sobre o misturador para a fabricaccedilatildeo de tubos

de concreto 60

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido

de caacutelcio supercalcinado

Figura 31 - Transporte do concreto do misturador para o molde na maacutequina de vibro-compressatildeo a

partir do uso de esteiras rolantes 61

Figura 32 - Processo de cura de tubos de concreto com cobertura de lona plaacutestica apoacutes o acabamento

61

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido

de caacutelcio supercalcinado

LISTA DE TABELAS

Tabela 1 - Niacuteveis de atendimento com aacutegua e esgotos dos municiacutepios com prestadores de serviccedilos

participantes do SNIS em 2018 conforme a macrorregiatildeo geograacutefica e Brasil 13

Tabela 2 - Materiais selecionados para a realizaccedilatildeo da campanha experimental 19

Tabela 3 - Modelos estruturais utilizados para o refinamento de Rietveld para o ensaio de DRX 20

Tabela 4 - Diacircmetros das partiacuteculas de cimento e aditivo obtidos por granulometria a laser 22

Tabela 5 - Composiccedilatildeo mineraloacutegica do cimento CP V ARI RS por DRX 23

Tabela 6 - Composiccedilatildeo mineraloacutegica do aditivo por DRX 23

Tabela 7 - Anaacutelise de agregados 24

Tabela 8 - Anaacutelise das curvas de fluxo calor obtidas para amostras de pastas cimentiacutecias e a pasta

com 100 aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado 28

Tabela 9 - Composiccedilatildeo mineraloacutegica de pastas de cimento obtidas por DRX para amostras de pastas

cimentiacutecias sem aditivo e pasta com 3 e 5 de aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado 29

Tabela 10 - Dosagem de materiais para produccedilatildeo de 1 m3 de argamassa 34

Tabela 11 - Dosagem de materiais para produccedilatildeo de 1 m3 de concreto para fabricaccedilatildeo de tubos 38

Tabela 12 - Resultados meacutedios de resistecircncia agrave compressatildeo nas diferentes idades 41

Tabela 13 - Resultados de carga de fissura a partir do ensaio de compressatildeo diametral 53

Tabela 14 - Resultados de carga de ruptura a partir do ensaio de compressatildeo diametral 54

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido

de caacutelcio supercalcinado

SUMAacuteRIO

1 Introduccedilatildeo 1

11 Justificativa 2

12 Objetivos 3

13 Programa experimental 4

14 Estrutura do trabalho 4

2 Revisatildeo bibliograacutefica 6

21 Concreto 6

211 Hidrataccedilatildeo do cimento 6

212 Variaccedilatildeo dimensional 8

213 Aditivos para concreto 9

22 Aditivos compensadores de retraccedilatildeo baseados em oacutexido de caacutelcio supercalcinado 9

221 Definiccedilatildeo 9

222 Composiccedilatildeo 10

223 Mecanismo de accedilatildeo e influecircncia na hidrataccedilatildeo do cimento 10

224 Influecircncia nas propriedades do concreto 11

23 Tubos de concreto 12

231 Definiccedilatildeo 12

232 Processo de produccedilatildeo 14

233 Caracterizaccedilatildeo e normatizaccedilatildeo 16

234 Limitaccedilotildees tecnoloacutegicas 18

3 Caracterizaccedilatildeo de materiais 19

31 Materiais 19

32 Meacutetodos de caracterizaccedilatildeo 19

321 Cimento e aditivo 19

322 Agregados 21

33 Resultados e discussatildeo 21

331 Cimento e aditivo 21

332 Agregados 23

34 Conclusotildees do capiacutetulo 24

4 Anaacutelise da influecircncia do aditivo na cineacutetica e nos mecanismos de hidrataccedilatildeo 25

41 Materiais 25

42 Dosagem e preparaccedilatildeo de pastas de cimento 25

43 Meacutetodos 26

431 Calorimetria isoteacutermica 26

432 DRX 26

433 MEV 27

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido

de caacutelcio supercalcinado

44 Resultados e discussatildeo 27

441 Calorimetria isoteacutermica 27

442 DRX 29

443 MEV 30

45 Conclusotildees do capiacutetulo 33

5 Caracterizaccedilatildeo da estabilidade dimensional de argamassas 34

51 Composiccedilatildeo e preparo de argamassas 34

52 Meacutetodos 35

53 Resultados e discussatildeo 35

54 Conclusotildees do capiacutetulo 36

6 Produccedilatildeo de concreto em laboratoacuterio 38

61 Composiccedilatildeo e preparo de concretos 38

62 Meacutetodos de ensaio para avaliaccedilatildeo de concretos 40

621 Resistecircncia agrave compressatildeo 40

622 Absorccedilatildeo apoacutes imersatildeo e fervura e iacutendice de vazios 40

63 Resultados e discussatildeo 40

631 Resistecircncia agrave compressatildeo 40

632 Absorccedilatildeo apoacutes imersatildeo e fervura e iacutendice de vazios 42

64 Conclusotildees do capiacutetulo 42

7 Produccedilatildeo de tubos de concreto 44

71 Composiccedilatildeo de tubos de concreto 44

72 Descriccedilatildeo dos tubos 44

73 Processo de produccedilatildeo de tubos de concreto 45

74 Meacutetodos 49

741 Compressatildeo diametral 49

742 Absorccedilatildeo apoacutes imersatildeo e fervura e iacutendice de vazios 50

75 Resultados 50

751 Compressatildeo diametral 50

752 Absorccedilatildeo apoacutes imersatildeo e fervura e iacutendice de vazios 54

76 Conclusotildees do capiacutetulo 55

8 Procedimento de fabricaccedilatildeo cura e utilizaccedilatildeo de tubos de concreto com oacutexido de caacutelcio

supercalcinado 57

81 Conclusotildees do capiacutetulo 62

9 Conclusotildees 63

91 Aplicabilidade da pesquisa e sugestotildees para pesquisas futuras 64

10 Publicaccedilotildees 65

11 Referecircncias 66

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 1

1 Introduccedilatildeo

Elementos produzidos com concreto de consistecircncia seca satildeo amplamente utilizados no Brasil

como tubos de concreto Estes tubos tecircm vantagens competitivas para o uso em redes de aacuteguas

pluviais e de esgoto sanitaacuterio e podem ser produzidos com diacircmetros que variam entre 200 e 2000

mm e com espessuras miacutenimas de parede entre 45 e 180 mm [1] Tais caracteriacutesticas satildeo fundamentais

para que os tubos atendam as cargas miacutenimas isentas de dano em ensaios de compressatildeo e garantam

a estanqueidade do sistema

Eacute fato que o paiacutes necessita de imediato realizar a ampliaccedilatildeo dos sistemas de saneamento

baacutesico O relatoacuterio do Ministeacuterio das Cidades [2] indica baixos iacutendices de atendimento de saneamento

baacutesico no paiacutes Agrave vista do exposto eacute necessaacuterio investir no desenvolvimento tecnoloacutegico do sistema

de saneamento baacutesico do Brasil Para isso diversos estudos foram publicados com o intuito de

melhorar o desempenho de tubos de concreto a partir da reduccedilatildeo de limitaccedilotildees tecnoloacutegicas [34]

O uso de aditivos contribui para melhorar as propriedades do concreto no estado fresco e no

estado endurecido e estaacute difundido mundialmente [5] Assim eacute usual a aplicaccedilatildeo de aditivos em

concretos para atribuir vantagens teacutecnicas e econocircmicas Em relaccedilatildeo aos concretos de consistecircncia

plaacutestica aditivos satildeo utilizados para diversas finalidades como melhorar a trabalhabilidade do

concreto reduzir o consumo de cimento e aumentar a resistecircncia mecacircnica

Aditivos compensadores de retraccedilatildeo baseados em oacutexido de caacutelcio satildeo amplamente aplicados

na fabricaccedilatildeo de pisos industriais agrave niacutevel nacional e internacional [6] O uso desses aditivos atribui

vantagens para os pisos de concreto em relaccedilatildeo agrave melhoria da esteacutetica menor irregularidade dos

pisos aumento da vida uacutetil maior resistecircncia mecacircnica produccedilatildeo de maiores aacutereas de pisos sem o

uso de juntas de dilataccedilatildeo assim como menor frequecircncia de reparos

Aditivos baseados em oacutexido de caacutelcio supercalcinado apresentam expansatildeo volumeacutetrica de

cerca de 100 quando se hidratam o que compensa a retraccedilatildeo por secagem e a retraccedilatildeo autoacutegena da

matriz cimentiacutecia diminuindo possiacuteveis riscos de fissuraccedilatildeo relativos a esses fenocircmenos [6] Aleacutem

disso as fases formadas pela sua hidrataccedilatildeo podem preencher os poros da matriz diminuindo sua

porosidade e promovendo ganhos de resistecircncia [7] Esses fatos evidenciam o potencial de uso desses

aditivos para matrizes cimentiacutecias de aplicaccedilotildees diversas

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 2

Dessa forma o uso do aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado pode ser uma

alternativa viaacutevel para o aumento do desempenho de concretos aplicados em tubos Por outro lado

como o aditivo aumenta o teor de finos do concreto a determinaccedilatildeo do teor de umidade oacutetimo para

produccedilatildeo de tubos pode aumentar seu desempenho quando o aditivo eacute empregado Com isso pode

ser possiacutevel viabilizar o emprego deste tipo de aditivo neste processo industrial

Neste contexto esta pesquisa tem o objetivo de avaliar o uso do aditivo de oacutexido de caacutelcio

supercalcinado de nome comercial DRY D1 para a produccedilatildeo de concretos de consistecircncia seca

utilizados em tubos de concreto Os resultados do estudo podem ser aplicados para tubos utilizados

em redes de aacutegua pluviais e esgoto sanitaacuterio O trabalho foi desenvolvido com uma parceria entre a

Universidade Satildeo Judas Tadeu a Associaccedilatildeo Brasileira de Cimento Portland e as empresas Chimica

Edile do Brasil e Fermix Tubos

11 Justificativa

Sistemas compostos por tubos de concreto satildeo amplamente utilizados no Brasil com

vantagens competitivas para a aplicaccedilatildeo em redes de aacuteguas pluviais e de esgoto sanitaacuterio Apesar da

relevacircncia destes sistemas o Brasil possui um deacuteficit de saneamento baacutesico sendo esse maior em

relaccedilatildeo aos outros setores de infraestrutura [8] Desse modo eacute necessaacuterio investir no desenvolvimento

tecnoloacutegico de tubos de concreto

Agrave vista do exposto julgou-se pertinente o interesse de pesquisar de modo ineacutedito a utilizaccedilatildeo

de um aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado em concretos para a produccedilatildeo de tubos

Uma vez que estes aditivos satildeo amplamente utilizados na induacutestria de pavimentos industriais de

concreto e apresentam bons resultados em relaccedilatildeo agraves propriedades fiacutesicas e mecacircnicas de matrizes

cimentiacutecias

O emprego deste aditivo devido agrave sua propriedade expansiva pode promover tensotildees de

origem quiacutemica na matriz o que pode melhorar as propriedades fiacutesicas e mecacircnicas de tubos de

concreto Deste modo o aditivo composto por oacutexido de caacutelcio supercalcinado pode contribuir para o

aumento da resistecircncia mecacircnica de tubos de concreto sobretudo dos elementos reforccedilados com

armadura produzindo elementos que atendam aos requisitos mecacircnicos exigidos pela norma ABNT

NBR 8890 [9]

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 3

Mediante o exposto os resultados obtidos a partir do estudo satildeo de extrema importacircncia uma

vez que podem fornecer dados necessaacuterios para especificar concretos com desempenho superior para

a produccedilatildeo de tubos no paiacutes

O objeto de estudo apresenta interesses acadecircmicos e praacuteticos Em relaccedilatildeo ao propoacutesito

acadecircmico o projeto busca contribuir com a literatura atual em relaccedilatildeo agrave interaccedilatildeo de aditivos

baseados em oacutexido de caacutelcio supercalcinado com matrizes cimentiacutecias Ainda o projeto pode

incentivar uma seacuterie de paracircmetros a partir de trabalhos futuros que relacionam estes aditivos com

concretos de consistecircncia seca sobretudo para tubos de concreto

Do ponto de vista praacutetico compreender a influecircncia dos aditivos baseados em oacutexido de caacutelcio

supercalcinado nas propriedades de tubos de concreto pode levar agrave maior estabilidade volumeacutetrica

estanqueidade e resistecircncia mecacircnica destes elementos Aleacutem disso o objeto de estudo pode fornecer

referecircncias relevantes para a induacutestria de aditivos e de elementos cimentiacutecios como faacutebricas de tubos

de concreto Mediante o exposto um desenvolvimento na tecnologia de materiais cimentiacutecios e

aditivos baseados em oacutexido de caacutelcio supercalcinado pode ser obtido

12 Objetivos

O objetivo geral do trabalho eacute avaliar o uso de aditivo compensador de retraccedilatildeo baseado em

oacutexido de caacutelcio supercalcinado na fabricaccedilatildeo de tubos de concretos Para cumprir o objetivo geral

foram definidos os 5 objetivos especiacuteficos descritos a seguir

I Avaliar a influecircncia do aditivo composto por oacutexido de caacutelcio na cineacutetica nos mecanismos de

hidrataccedilatildeo e na microestrutura de misturas cimentiacutecias

II Analisar como o aditivo influecircncia as propriedades fiacutesicas e mecacircnicas de concretos produzidos

em laboratoacuterio

III Analisar a estabilidade dimensional de argamassas produzidas com o aditivo

IV Caracterizar as propriedades fiacutesicas e mecacircnicas de tubos de concreto fabricados com aditivo

baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado

Elaborar um procedimento praacutetico para a utilizaccedilatildeo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado na

fabricaccedilatildeo de tubos de concreto

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 4

13 Programa experimental

As etapas do programa experimental conduzido estatildeo descritas conforme a Figura 1 A

primeira etapa do estudo focou na caracterizaccedilatildeo de materiais utilizados nesta pesquisa A segunda

etapa se concentrou na anaacutelise da influecircncia do aditivo composto por oacutexido de caacutelcio supercalcinado

na cineacutetica nos mecanismos de hidrataccedilatildeo e na microestrutura de misturas cimentiacutecias

Figura 1 - Esquema do programa experimental conduzido

A terceira etapa do estudo analisou a influecircncia do aditivo nas propriedades fiacutesicas e

mecacircnicas de concretos produzidos em laboratoacuterio A quarta etapa contemplou a anaacutelise da influecircncia

do aditivo nas propriedades fiacutesicas de argamassas produzidas em laboratoacuterio A quinta etapa consistiu

na anaacutelise da influecircncia do aditivo nas propriedades fiacutesicas e mecacircnicas de tubos de concreto

produzidos na induacutestria Por fim foi apresentado um procedimento para a fabricaccedilatildeo de tubos de

concreto contendo aditivos compostos por oacutexido de caacutelcio supercalcinado

14 Estrutura do trabalho

Esta dissertaccedilatildeo estaacute organizada em dez capiacutetulos com o propoacutesito de facilitar o entendimento

dos conceitos abordados Neste capiacutetulo foram apresentados de maneira sucinta o quadro atual da

aplicaccedilatildeo de aditivos baseados em oacutexido de caacutelcio supercalcinado e de tubos de concreto a

justificativa da pesquisa objetivos e estrutura do trabalho

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 5

No capiacutetulo 2 eacute apresentada a revisatildeo bibliograacutefica que abrange aditivos baseados em oacutexido

de caacutelcio supercalcinado e tubos de concreto Para tal satildeo expostos os aspectos relevantes dos temas

como o mecanismo de hidrataccedilatildeo do oacutexido de caacutelcio e o ensaio de compressatildeo diametral para tubos

No capiacutetulo 3 eacute apresentada a caracterizaccedilatildeo de materiais utilizados na pesquisa Este capiacutetulo

descreve os meacutetodos de ensaio e os respectivos resultados da anaacutelise de materiais

No capiacutetulo 4 eacute apresentada a influecircncia do aditivo composto por oacutexido de caacutelcio

supercalcinado na cineacutetica nos mecanismos de hidrataccedilatildeo e na microestrutura de misturas

cimentiacutecias Para tal satildeo apresentados os meacutetodos de ensaio e resultados baseado na comparaccedilatildeo

entre a pasta sem aditivo e pastas produzidas com aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado

No capiacutetulo 5 satildeo apresentadas as anaacutelises da influecircncia do aditivo nas propriedades fiacutesicas

de argamassas produzidas em laboratoacuterio Satildeo apresentados o meacutetodo de ensaio de variaccedilatildeo

dimensional e os respectivos resultados com foco na comparaccedilatildeo entre o desempenho da argamassa

sem aditivo e argamassas produzidas com aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado

No capiacutetulo 6 satildeo mostradas as anaacutelises da influecircncia do aditivo nas propriedades fiacutesicas e

mecacircnicas de concretos Para estes concretos produzidos em laboratoacuterio o foco foi a comparaccedilatildeo

entre o desempenho do concreto sem aditivo e concretos produzidos com aditivo baseado em oacutexido

de caacutelcio supercalcinado

No capiacutetulo 7 eacute exposta avaliaccedilatildeo da produccedilatildeo de tubos de concreto produzidos na faacutebrica da

empresa Fermix Tubos para avaliar a influecircncia do aditivo nas propriedades fiacutesicas e mecacircnicas

desses artefatos Nesse sentido satildeo comparados tubos de concreto sem aditivo e tubos de concreto

produzidos com aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado analisados a partir dos meacutetodos

de ensaios e resultados expostos

No capiacutetulo 8 eacute apresentado um procedimento de fabricaccedilatildeo cura e utilizaccedilatildeo de tubos de

concreto com oacutexido de caacutelcio supercalcinado Desse modo satildeo apresentados estudos e normas

teacutecnicas pertinentes ao tema bem como as observaccedilotildees constatadas durante a produccedilatildeo de tubos de

concreto com o aditivo na faacutebrica de tubos

No capiacutetulo 9 satildeo apresentadas de forma resumida as principais conclusotildees obtidas nos

capiacutetulos anteriores da dissertaccedilatildeo Aleacutem disso satildeo propostas recomendaccedilotildees para a realizaccedilatildeo de

estudos futuros pertinentes ao tema No capiacutetulo 10 satildeo apresentadas as produccedilotildees teacutecnicas e

cientiacuteficas decorrentes da pesquisa desenvolvida

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 6

2 Revisatildeo bibliograacutefica

Neste capiacutetulo eacute apresentada a revisatildeo bibliograacutefica dos temas abordados nesse projeto de

pesquisa Os temas gerais abordados satildeo concreto aditivos compensadores de retraccedilatildeo baseados em

oacutexido de caacutelcio supercalcinado e tubos de concreto

21 Concreto

O uso do concreto produzido com cimento Portland foi descoberto no fim do seacuteculo XIX e

difundido no seacuteculo XX tornando-se o material mais consumido na atualidade depois da aacutegua [10]

Desse modo eacute possiacutevel considerar o concreto uma das descobertas mais relevantes do

desenvolvimento da humanidade com impacto direto na qualidade de vida da sociedade [10]

Concretos podem ser produzidos basicamente a partir da mistura entre ligante aacutegua e agregados

[11]

Contudo a competividade do mercado da construccedilatildeo civil e o desenvolvimento da tecnologia

dos materiais gerou a produccedilatildeo de concretos com melhor desempenho [11] Dessa forma na

atualidade eacute comumente utilizado o concreto com aditivos fibras pigmentos agregados especiais e

adiccedilotildees minerais [10] Entre esses os aditivos recebem destaque pois atribuem benefiacutecios para as

propriedades do estado fresco e endurecido do concreto aleacutem de gerar vantagens econocircmicas [12]

211 Hidrataccedilatildeo do cimento

O cimento Portland eacute um ligante hidraacuteulico composto essencialmente pela mistura de

cliacutenquer Portland e de sulfato de caacutelcio que satildeo moiacutedos ateacute obter aspecto de poacute fino Nesta mistura

podem ser adicionados materiais complementares conforme determina a norma ABNT NBR 16697

[13] o que caracteriza os diferentes tipos de cimento Portland

O cimento possui propriedades adesivas e coesivas e promove a uniatildeo de fragmentos minerais

em uma unidade compactada Este material hidraacuteulico quando misturado com aacutegua se hidrata [12] O

processo de hidrataccedilatildeo do cimento eacute um fenocircmeno complexo que ocorre a partir de diversas reaccedilotildees

quiacutemicas [13] Tal processo eacute exoteacutermico no qual os silicatos e aluminatos em contato com aacutegua

formam produtos hidratados

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 7

Assim a hidrataccedilatildeo do cimento ocorre entre as principais fases do cliacutenquer (C3S C2S C3A e

C4AF) gipsita (CaSO42H2O) e aacutegua Essas fases do cimento a partir de uma suspensatildeo interagem

em meio aquoso e resultam em propriedades adesivas que se desenvolvem ateacute formar um soacutelido

riacutegido Os produtos hidratados apresentam baixa solubilidade em aacutegua e contribuem para o

desenvolvimento de resistecircncia mecacircnica da matriz [12]

Para o estudo do processo de hidrataccedilatildeo do cimento eacute usual analisar a taxa de liberaccedilatildeo de

calor em relaccedilatildeo ao tempo decorrido Conforme ilustra a Figura 2 na primeira regiatildeo ldquoArdquo observa-

se que o primeiro pico de calor superior em relaccedilatildeo aos demais corresponde a diversos processos

como neutralizaccedilatildeo de cargas superficias das partiacuteculas de cimento dissoluccedilatildeo dos silicatos e

aluminatos e formaccedilatildeo de algumas fases hidratadas como a etringita [14]

Figura 2 - Fases de hidrataccedilatildeo do cimento Portland como visto em um calorimeacutetrico isoteacutermico [14]

Posteriormente na regiatildeo ldquoBrdquo da Figura 2 observa-se o periacuteodo de induccedilatildeo com lentas

velocidades de dissoluccedilatildeo e precipitaccedilatildeo de fases Depois disso nota-se na regiatildeo ldquoCrdquo que a liberaccedilatildeo

de calor aumenta gradativamente no periacuteodo de aceleraccedilatildeo visto que ocorre a hidrataccedilatildeo da alita

resultando no gel C-S-H e na precipitaccedilatildeo da portlandita [12]

Nessa fase os produtos de hidrataccedilatildeo se interconectam promovendo o enrijecimento e o

endurecimento da matriz [12] Apoacutes o pico principal observa-se a formaccedilatildeo do monossulfoaluminato

a partir da reaccedilatildeo do C3A com a etringita Depois disso as velocidades de reaccedilatildeo do processo

diminuem como indicado na regiatildeo ldquoDrdquo e ldquoErdquo da Figura 2 [12]

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 8

212 Variaccedilatildeo dimensional

Concretos apresentam variaccedilatildeo de volume gerada por diversos fatores aleacutem de mudanccedilas

externas de temperatura como a movimentaccedilatildeo de aacutegua no seu interior [15] Entre as principais

causas da variaccedilatildeo dimensional as mais relevantes satildeo a retraccedilatildeo por secagem a retraccedilatildeo plaacutestica e

a retraccedilatildeo autoacutegena [12]

A retraccedilatildeo plaacutestica manifesta-se durante o estado plaacutestico do concreto mediante a perda de

aacutegua superficial da matriz cimentiacutecia Essa retraccedilatildeo depende de diversos fatores como a quantidade

de aacutegua perdida pela superfiacutecie rigidez da mistura exsudaccedilatildeo da matriz cimentiacutecia e a temperatura e

umidade relativa do ambiente [12]

A retraccedilatildeo por secagem ocorre a partir da perda de aacutegua da pasta de cimento uma vez que o

concreto estaacute em contato com o ambiente externo Neste processo a perda de aacutegua livre eacute

predominante que ocorre concomitantemente com a movimentaccedilatildeo da aacutegua adsorvida aacutegua capilar

e aacutegua quimicamente combinada da matriz cimentiacutecia Entre esses eventos a perda de aacutegua adsorvida

eacute responsaacutevel por parte significativa da retraccedilatildeo por secagem [15]

Aleacutem disso ocorrem variaccedilotildees de reduccedilatildeo de volume de matrizes cimentiacutecias apoacutes o iniacutecio

da hidrataccedilatildeo do cimento sem considerar variaccedilotildees externas de temperatura e umidade Essa retraccedilatildeo

ocorre a partir da transferecircncia de aacutegua do interior dos poros capilares para realizar a hidrataccedilatildeo do

cimento anidro uma vez que natildeo haacute um suprimento de aacutegua para aumentar a umidade desses poros

novamente [12]

Assim os capilares provocam altas tensotildees capazes de gerar a contraccedilatildeo do volume original

de matrizes cimentiacutecia Esse processo de reduccedilatildeo de volume eacute denominada retraccedilatildeo autoacutegena [16]

Esse fenocircmeno de retraccedilatildeo pode aumentar mediante fatores como altas temperaturas externas o uso

de cimentos finos consumo elevado de cimento e relaccedilotildees aacuteguacimento menores [12]

As tensotildees geradas no concreto pela retraccedilatildeo podem exceder a resistecircncia agrave traccedilatildeo desses

elementos o que pode resultar na formaccedilatildeo de fissuras Dessa forma a variaccedilatildeo dimensional pode

comprometer o desempenho e a durabilidade de estruturas de concreto [15]

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 9

213 Aditivos para concreto

No Brasil aditivos para concreto satildeo amplamente utilizados como aditivos dispersantes

aceleradores e retardadores de pega compensadores de retraccedilatildeo e incorporadores de ar A norma

ABNT NBR 11768-1 [17] define aditivo para concreto como um produto adicionado e misturado

nesta matriz usualmente em quantidade natildeo superior a 5 sobre a massa de cimento O objetivo do

uso de aditivos eacute alterar as propriedades de concretos no estado fresco e endurecido [17]

Dessa forma eacute essencial a definiccedilatildeo assertiva do tipo de aditivo e de sua dosagem a partir das

suas propriedades e compatibilidade com o cimento Aleacutem disso deve-se levar em consideraccedilatildeo

paracircmetros como a capacidade de retenccedilatildeo de aacutegua do aditivo desenvolvimento de resistecircncias

iniciais e finais capacidade de incorporaccedilatildeo de ar entre outras Devido ao uso frequente de cimento

Portland composto no paiacutes eacute fundamental compreender a sua interaccedilatildeo com aditivos especificamente

para cada aplicaccedilatildeo [17]

22 Aditivos compensadores de retraccedilatildeo baseados em oacutexido de caacutelcio supercalcinado

221 Definiccedilatildeo

Aditivos compensadores de retraccedilatildeo baseados em oacutexido de caacutelcio supercalcinado satildeo muito

utilizados na composiccedilatildeo de pavimentos industriais de concreto Esses materiais permitem melhor

desempenho do pavimento pois satildeo agentes que compensam a retraccedilatildeo do concreto [6]

Os aditivos baseados em oacutexido de caacutelcio supercalcinado podem ser empregados como

substituiccedilatildeo de cimentos expansivos Desta forma eacute possiacutevel melhorar propriedades do concreto no

estado endurecido sem alterar o tipo de cimento utilizado [6]

Atualmenteesses materiais satildeo classificados como aditivos compensadores de retraccedilatildeo tipo

G segundo a classificaccedilatildeo da norma ABNT NBR 11768-1 [17] No Brasil seu desempenho eacute

caracterizado de acordo com a anaacutelise da variaccedilatildeo dimensional de concretos conforme a norma

ABNT NBR 16834 [18]

Em relaccedilatildeo agraves normas internacionais que avaliam o desempenho desses aditivos a partir da

variaccedilatildeo dimensional linear recebe destaque a ASTM C 157 [19] Ainda a ASTM C 878 [20] eacute

utilizada para avaliar elementos cimentiacutecios com variaccedilatildeo dimensional linear restringida

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 10

222 Composiccedilatildeo

O aditivo eacute inorgacircnico composto por oacutexido de caacutelcio supercalcinado possui aspecto de poacute

com uma granulometria especiacutefica e controlada O composto eacute produzido a partir de um tratamento

teacutermico especiacutefico para o carbonato de caacutelcio [6] O estudo realizado por Shi et al (2002) caracteriza

a hidrataccedilatildeo do oacutexido de caacutelcio a partir do seu processo de manufatura [21]

Em vista disso observou-se que o aumento de temperatura de calcinaccedilatildeo reduz a velocidade

das reaccedilotildees de hidrataccedilatildeo do oacutexido de caacutelcio o que altera as propriedades microestruturais [21] O

aditivo apresenta expansatildeo volumeacutetrica de aproximadamente 100 quando se hidrata [7]

223 Mecanismo de accedilatildeo e influecircncia na hidrataccedilatildeo do cimento

As reaccedilotildees de hidrataccedilatildeo do oacutexido de caacutelcio (CaO) ocorrem conforme as equaccedilotildees 1 e 2 sendo

o hidroacutexido de caacutelcio (portlandita) o produto de hidrataccedilatildeo formado [22]

Destaca-se que a expansatildeo gerada como consequecircncia da adiccedilatildeo de oacutexido de caacutelcio em

concretos ocorre a partir da pressatildeo exercida pelos cristais de portlandita durante a sua formaccedilatildeo Esta

reaccedilatildeo eacute altamente exoteacutermica e expansiva visto que o produto formado apresenta aproximadamente

duas vezes o volume dos reagentes [6]

Assim observa-se que o uso de aditivos baseados em caacutelcio em matrizes cimentiacutecias contribui

para o aumento da difusatildeo de iacuteons Ca2+ e para a adiccedilatildeo de hidroacutexido de caacutelcio Dessa forma estes

aditivos contribuem para a aceleraccedilatildeo da supersaturaccedilatildeo de caacutelcio dissolvido no meio liacutequido uma

vez que ocorre a maior concentraccedilatildeo do iacuteon Ca2+ em soluccedilatildeo [7]

Agrave medida que o teacutermino do periacuteodo de induccedilatildeo e o iniacutecio do processo de aceleraccedilatildeo satildeo funccedilatildeo

da supersaturaccedilatildeo da soluccedilatildeo com Ca2+ a inclusatildeo de aditivos baseados em caacutelcio eacute capaz de gerar a

aceleraccedilatildeo dos processos de hidrataccedilatildeo [23] Em vista disso estes aditivos podem acelerar a

precipitaccedilatildeo de produtos de hidrataccedilatildeo como o gel de C-S-H [67]

CaO + H2O Ca2+ + 2OH- 1

Ca2+ + 2OH- Ca(OH)2 2

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 11

224 Influecircncia nas propriedades do concreto

Concretos de retraccedilatildeo compensada satildeo caracterizados por uma expansatildeo nas primeiras idades

a qual pode compensar a retraccedilatildeo e reduzir significativamente a variaccedilatildeo dimensional do concreto a

longo prazo [11]

O processo de expansatildeo eacute capaz de gerar tensotildees internas desenvolvidas no concreto entre 01

e 07 MPa Para tal satildeo utilizados cimentos expansivos ou aditivos [11]Tal processo eacute beneacutefico em

relaccedilatildeo ao desempenho dos elementos cimentiacutecios e portanto do ponto de vista econocircmico [611]

Os aditivos de oacutexido de caacutelcio supercalcinado geram expansatildeo controlada em matrizes

cimentiacutecias e como resultado esses aditivos atuam principalmente na retraccedilatildeo por secagem e na

retraccedilatildeo autoacutegena de matrizes cimentiacutecias [6] Na Figura 3 observa-se o comportamento de variaccedilatildeo

dimensional de concretos de retraccedilatildeo compensada e de concretos convencionais [11]

Figura 3 - Variaccedilotildees dimensionais de um concreto convencional e um concreto de retraccedilatildeo compensada [11]

Aleacutem disso a hidrataccedilatildeo do oacutexido de caacutelcio pode gerar produtos expansivos que resultam em

incremento de resistecircncia de elementos de cimentiacutecios uma vez que podem acelerar a precipitaccedilatildeo

do gel de C-S-H [67] A Figura 4 ilustra a comparaccedilatildeo entre um concreto sem aditivo e um concreto

com aditivo composto por oacutexido de caacutelcio (CaO) Observa-se que no concreto com o aditivo houve

incremento de resistecircncia agrave compressatildeo em relaccedilatildeo agrave amostra referecircncia [25]

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 12

Figura 4 - Comparaccedilatildeo de curvas de resistecircncia agrave compressatildeo ao longo do tempo de um concreto sem aditivos

(Referecircncia) concreto com aditivo de oacutexido de caacutelcio (CaO) e concreto com aditivos de oacutexido de caacutelcio e redutor de

retraccedilatildeo (CaO+SRA) [25]

Agrave vista do exposto a bibliografia que relaciona a interaccedilatildeo entre o cimento e oacutexido de caacutelcio

necessita de estudos complementares a niacutevel internacional Para tal eacute necessaacuterio analisar a sinergia

entre a mistura do cimento e oacutexido de caacutelcio bem como a influecircncia das fases de cada componente

[6]

23 Tubos de concreto

231 Definiccedilatildeo

Os condutores de fluidos possuem amplo histoacuterico como as obras hidraacuteulicas de aquedutos

atribuiacutedas aos romanos alguns dos quais estatildeo preservados ateacute a atualidade A evoluccedilatildeo dos serviccedilos

de saneamento baacutesico no Brasil possui uma ampla cronologia Entre os fatos eacute possiacutevel destacar a

cidade do Rio de Janeiro no periacuteodo do impeacuterio a qual recebeu um modelo de sistema de esgoto antes

do aplicado em grandes cidades como Nova Iorque [26]

A histoacuteria da necessidade de canalizaccedilotildees enterradas estaacute intrinsicamente relacionada agrave

induacutestria dos tubos de concreto [27] Tal induacutestria foi consolidada a niacutevel mundial no iniacutecio do seacuteculo

XIX e foi desenvolvida ateacute os dias atuais principalmente para a composiccedilatildeo de redes de esgoto

sanitaacuterio e aacuteguas pluviais [26]

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 13

A partir dos anos 1960 foram inseridos no mercado equipamentos de produccedilatildeo por vibro-

compactaccedilatildeo e compressatildeo radial geralmente produzidos na Europa Nos anos seguintes o processo

de produccedilatildeo de tubos apresentou alto grau de automatizaccedilatildeo das instalaccedilotildees industriais [27] Ainda

destaca-se a alta flexibilidade de produccedilatildeo processos desde a composiccedilatildeo da armadura ateacute a cura

integrados e automatizados bem como moldes com diversas dimensotildees [27]

Apesar do extenso histoacuterico desses sistemas no Brasil o paiacutes apresenta baixos iacutendices de

atendimento de saneamento baacutesico como indica o relatoacuterio do Ministeacuterio das Cidades [2] O baixo

atendimento da demanda de coleta e tratamento de esgoto ocorre principalmente nas regiotildees Norte

e Nordeste do Brasil como pode ser observado na Tabela 1 [2]

Tabela 1 - Niacuteveis de atendimento com aacutegua e esgotos dos municiacutepios com prestadores de serviccedilos participantes do

SNIS em 2018 conforme a macrorregiatildeo geograacutefica e Brasil [2]

Macrorregiatildeo

Iacutendice de atendimento com rede () Iacutendice de tratamento dos

esgotos gerados () Aacutegua Coleta de esgotos

Total Urbano Total Urbano Total

Norte 571 696 105 133 217

Nordeste 742 887 28 363 362

Sudeste 91 959 792 837 501

Sul 902 986 452 519 454

Centro-Oeste 89 96 529 582 539

Brasil 836 928 532 609 463

Aleacutem disso o aumento progressivo das aacutereas urbanas altera as dinacircmicas destes ambientes

Por exemplo observa-se o acreacutescimo de aacutereas impermeabilizadas em aacutereas urbanas o que impede a

absorccedilatildeo de parte das aacuteguas pluviais pelo solo e pode sobrecarregar os sistemas de drenagem Por

conseguinte satildeo necessaacuterios investimentos nos sistemas de drenagem de aacuteguas pluviais a fim de

prevenir inundaccedilotildees alagamentos e portanto danos para a sociedade [28]

O desenvolvimento dos sistemas de saneamento baacutesico urbano eacute fundamental para evitar

doenccedilas enchentes e outros impactos negativos para a sociedade Dessa forma eacute fundamental que

redes de esgoto e de aacuteguas pluviais apresentem uma maior qualidade e por conseguinte um melhor

funcionamento Para tal eacute necessaacuterio investir no apropriado dimensionamento estrutural e de

capacidade de vazatildeo dos sistemas de esgoto e aacuteguas pluviais Aleacutem disso eacute fundamental aprimorar o

controle tecnoloacutegico do concreto aplicado em tubos [28]

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 14

232 Processo de produccedilatildeo

Tubos de concreto satildeo produzidos a partir da escolha apropriada de materiais que satildeo

selecionados com base na caracterizaccedilatildeo de ensaios de laboratoacuterios As proporccedilotildees dos materiais satildeo

determinadas para o concreto atender as propriedades fiacutesicas e mecacircnicas para sua aplicaccedilatildeo adequada

[29] Os concretos aplicados em tubos satildeo de consistecircncia seca a fim de aumentar a produtividade

da fabricaccedilatildeo de tubos Desse modo ocorre a sustentaccedilatildeo do formato do tubo em poucos minutos

devido agrave coesatildeo do concreto o que permite a desforma raacutepida e possibilita a reutilizaccedilatildeo das formas

O processo de fabricaccedilatildeo de tubos consiste no adensamento eneacutergico do concreto para

diminuir a absorccedilatildeo de aacutegua e garantir a resistecircncia mecacircnica requerida [27] Este processo de

adensamento eacute necessaacuterio pois concretos de consistecircncia seca logo apoacutes o lanccedilamento no molde

apresentam bolhas de ar que ocupam em torno de 20 do volume [20] Assim a vibraccedilatildeo gera a

fluidificaccedilatildeo da argamassa da mistura seca a fim de reduzir o atrito interno acomodar os agregados

grauacutedos e reduzir o iacutendice de vazios [20]

Aleacutem disso o adensamento eneacutergico do concreto busca proporcionar o contato eficiente da

aacutegua com o cimento o que eacute essencial para as reaccedilotildees de hidrataccedilatildeo Este processo de adensamento

consiste nos sistemas de vibraccedilatildeo simples vibrocompressatildeo e centrifugaccedilatildeo radial O sistema de

vibraccedilatildeo simples eacute usual para tubos de concreto de pequenos diacircmetros e sem armadura [27]

Os equipamentos de compressatildeo radial satildeo compostos por prensas radiais que possuem um

molde exterior e um eixo rotatoacuterio hidraacuteulico Este eixo possui um sistema de roletes que realizam

um movimento de rotaccedilatildeo em alta velocidade sendo capaz de comprimir o concreto lanccedilado na

maacutequina contra o molde exterior Como resultado o tubo eacute produzido como ilustra a Figura 5 [27]

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 15

Figura 5 - Produccedilatildeo de tubos de concreto com equipamento de compressatildeo radial [27]

A norma ABNT NBR 8890 [9] determina o uso de qualquer tipo de cimento Portland na

produccedilatildeo dos tubos de concreto que natildeo satildeo utilizados em meios agressivos Nesse contexto eacute usual

a aplicaccedilatildeo do cimento CP V ARI RS na induacutestria de produccedilatildeo de tubos de concreto para aplicaccedilatildeo

em transporte de esgoto sanitaacuterio Este fato ocorre porque o concreto produzido com esse tipo de

cimento proporciona uma alta resistecircncia inicial o que permite uma desforma mais raacutepida dos tubos

e uma alta resistecircncia a sulfatos

Os tubos de concreto podem ser produzidos sem reforccedilo denominados tubos simples assim

como podem possuir reforccedilo estrutural composto por armadura ou fibras de accedilo A norma ABNT

NBR 8890 [9] classifica tubos simples de esgoto e de aacuteguas pluviais respectivamente como ES e

PS Da mesma forma a norma classifica tubos armados de esgoto e de aacuteguas pluviais

respectivamente como EA e PA Aleacutem disso a ABNT NBR 8890 [9] determina para os tubos o

encaixe macho e fecircmea assim como o encaixe ponta e bolsa como ilustra a Figura 6 Os tubos

aplicados em esgoto sanitaacuterio devem possuir junta elaacutestica e nos tubos aplicados em redes de aacuteguas

pluviais as juntas podem ser elaacutesticas ou riacutegidas

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 16

(a) (b)

Figura 6 - Semicorte longitudinal tiacutepico de tubos com encaixe (a) macho e fecircmea e (b) ponta e bolsa [9]

233 Caracterizaccedilatildeo e normatizaccedilatildeo

A capacidade de resistecircncia de tubos de concreto eacute determinada pelo ensaio de compressatildeo

diametral No Brasil este ensaio eacute regulamentado de acordo com a norma ABNT NBR 8890 [9] Para

tubos com reforccedilo convencional o ensaio de compressatildeo diametral permite determinar as cargas de

fissura e de ruptura a partir de um carregamento contiacutenuo e comparar esses resultados com os valores

miacutenimos da norma

Os resultados do ensaio de resistecircncia agrave compressatildeo diametral permitem verificar a classe de

resistecircncia do tubo conforme especificado em projeto para a aplicaccedilatildeo de tubos em redes de aacuteguas

pluviais ou redes de esgoto sanitaacuterio A carga miacutenima isenta de dano corresponde agrave carga de fissura

do tubo o que permite classificar o elemento conforme a ABNT NBR 8890 [9]

A carga miacutenima de ruptura eacute a forccedila maacutexima obtida no ensaio de compressatildeo diametral e eacute

equivalente ao estado-limite uacuteltimo de ruiacutena do tubo conforme a classificaccedilatildeo da ABNT NBR 8890

[9] As cargas miacutenimas de fissura e de ruptura de tubos satildeo calculadas a partir dos respectivos valores

de carga total dividida pelo comprimento uacutetil do tubo na unidade kNm

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 17

A avaliaccedilatildeo de compressatildeo diametral possui diversos meacutetodos de montagem do aparato de

ensaio Conforme Zaidler (1983 apud Figueiredo e Neto 2002) entre esses meacutetodos destacam-se

ensaio de trecircs cutelos ensaio de dois cutelos ensaio de colchatildeo de areia e ensaio de Minnesota como

ilustra Figura 7 [29]

(a) (b) (c) (d)

Figura 7 - Meacutetodos de ensaio de tubos ensaios de (a) trecircs cutelos (b) dois cutelos (c) colchatildeo de areia e (d) Minnesota

[29]

No Brasil o meacutetodo de ensaio mais aplicado eacute o de trecircs cutelos conforme recomenda a ABNT

NBR 8890 [9] Esse meacutetodo consiste no apoio do tubo em dois cutelos de madeira inferiores e no

carregamento a partir de um cutelo superior centralizado e articulado o qual pode conter cutelo de

madeira entre esse e o tubo para ajustes de altura A Figura 8 ilustra o aparato de ensaio de compressatildeo

diametral Apoacutes a ruptura dos tubos satildeo extraiacutedos testemunhos para determinar a absorccedilatildeo de aacutegua

do concreto

Figura 8 - Esquema do ensaio de compressatildeo diametral para tubo de encaixe ponta e bolsa visto que L eacute o comprimento

uacutetil do tubo [9]

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 18

234 Limitaccedilotildees tecnoloacutegicas

Tubos de concreto compotildeem redes de sistemas enterrados nos quais a ocorrecircncia de falhas

pode gerar danos seacuterios e onerosos A ABNT NBR 8890 [9] limita o valor de absorccedilatildeo de aacutegua dos

tubos de concreto uma vez que tubos porosos podem facilitar a contaminaccedilatildeo do liacutequido no interior

dos tubos bem como podem gerar a poluiccedilatildeo do meio externo

Em vista disso eacute necessaacuterio investir no desenvolvimento tecnoloacutegico de tubos de concreto

Para tal diversos estudos foram publicados com o intuito de melhorar o desempenho de tubos de

concreto a partir da reduccedilatildeo das limitaccedilotildees do concreto de consistecircncia seca como estabilidade

volumeacutetrica e capacidade de resistir agrave esforccedilos [34]

Nesse sentido nota-se que o uso de aditivos e adiccedilotildees pode gerar melhorias para o concreto

aplicado em tubos Entre os materiais com potencial de gerar melhor desempenho do concreto

aplicado em tubos recebem destaque os aditivos

Em concretos de consistecircncia seca os aditivos contribuem para melhorar algumas

propriedades como a hidrataccedilatildeo do cimento propriedades mecacircnicas preenchimento do molde e

aspecto final dos elementos Dessa forma eacute possiacutevel reduzir a porosidade aumentar a resistecircncia

mecacircnica e a produtividade da fabricaccedilatildeo a partir do uso de aditivos [8]

A melhoria de desempenho de um tubo de concreto poderaacute acarretar no amplo ganho de

qualidade no sistema final mediante o nuacutemero de repeticcedilotildees desses elementos Agrave vista disso nota-se

a relevacircncia de diminuir limitaccedilotildees de desempenho em relaccedilatildeo ao concreto aplicado em tubos

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 19

3 Caracterizaccedilatildeo de materiais

Neste capiacutetulo eacute apresentada a caracterizaccedilatildeo dos materiais empregados na produccedilatildeo de tubos

de concreto Os materiais analisados satildeo o cimento CP V ARI RS aditivo de oacutexido de caacutelcio

supercalcinado e agregados

31 Materiais

Os materiais selecionados para a campanha experimental estatildeo descritos na Tabela 2 O

aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado DRY D1 foi fornecido pela empresa Chimica Edile do

Brasil e os demais materiais foram providenciados pela empresa Fermix Tubos

Tabela 2 - Materiais selecionados para a realizaccedilatildeo da campanha experimental

Material Tipo Fornecedor

Cimento CP V ARI RS InterCement Ijaciacute

Agregado miuacutedo Areia artificial graniacutetica Embu - Mogi

Agregado grauacutedo Brita graniacutetica (B0 e B1) Pau Pedra

Aditivo compensador de retraccedilatildeo Oacutexido de caacutelcio supercalcinado (DRY D1) Chimica Edile do Brasil

Aacutegua Deionizada (para pastas e argamassas) e

potaacutevel (para concretos) USJT

O cimento e o DRY D1 foram armazenados em sacos plaacutesticos vedados e mantidos em local

reservado para evitar absorccedilatildeo de aacutegua e carbonataccedilatildeo [13] Os agregados foram previamente secos

em estufa na temperatura 105 ordmC ateacute a massa constante

32 Meacutetodos de caracterizaccedilatildeo

321 Cimento e aditivo

Massa especiacutefica

O cimento e o aditivo foram caracterizados pela determinaccedilatildeo de suas respectivas massas

especiacuteficas utilizando o frasco de Le Chatelier e querosene segundo a ABNT NBR 16605 [32]

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 20

Distribuiccedilatildeo do tamanho de partiacutecula

A distribuiccedilatildeo do tamanho de partiacutecula foi realizada por granulometria a laser em uma

suspensatildeo em etanol absoluto no equipamento Malvern Mastersizer V363 da Malvern Instruments

Difraccedilatildeo de raios-X

A composiccedilatildeo mineraloacutegica desses compostos foi determinada por difraccedilatildeo de raios-X

(DRX) O ensaio foi realizado em um difratocircmetro PANalytical XrsquoPert PRO MPD Alpha1 em

geometria de reflexatildeo Bragg-Brentano θ2θ equipado com um detector Pixel (comprimento ativo de

3347 ordm) e uma fenda divergente fixa de 05 o

Esse equipamento opera com radiaccedilatildeo CuKα1 filtrada por Ni (λ = 15418 Aring) na voltagem de

45 kV e corrente de 40 mA Os porta-amostras eram ciliacutendricos com diacircmetro de 16 mm e

profundidade de 25 mm Foram carregados por backloading e girados a 2 rps [33]

Os difratogramas foram obtidos de 4 o2θ a 80 o2θ com passo de 0013 o2θ e 100 spasso

Foram analisados quantitativamente pelo meacutetodo de Rietveld utilizando o programa XrsquoPert

HighScore Plus com os modelos estruturais apresentados na Tabela 3 O conteuacutedo de fases amorfas

foi determinado pelo meacutetodo do padratildeo externo [33] utilizando alumina em poacute (SRM 676a NIST)

como uma referecircncia padratildeo

Tabela 3 - Modelos estruturais utilizados para o refinamento de Rietveld para o ensaio de DRX

Fase Foacutermula Sistema cristalino Nuacutemero PDF Coacutedigo ICSD Referecircncia

Alita Ca3SiO5 Monocliacutenico 01-070-8632 94742 [34]

Belitam Ca2SiO4m Monocliacutenico 01-083-0460 79550 [35]

Belitao Ca2SiO4o Ortorrocircmbico 01-086-0399 81097 [36]

Aluminato de caacutelcio Ca3Al2O6c Cuacutebico 00-038-1429 1841 [37]

Aluminato de caacutelcio Ca3Al2O6o Ortorrocircmbico 00-032-0150 1880 [38]

Ferroaluminato de caacutelcio Ca2AlFeO5 Ortorrocircmbico 01-071-0667 9197 [39]

Gipsita CaSO42H2O Monocliacutenico 00-033-0311 151692 [40]

Sulfato de caacutelcio

hemidratado CaSO4middot05H2O Monoclinic 00-041-0224 380286 [41]

Anidrita CaSO4 Ortorrocircmbico 01-086-2270 40043 [42]

Calcita CaCO3 Romboeacutedrico 01-083-0577 79673 [43]

Dolomita CaMg(CO3)2 Trigonal 01-075-1761 31335 [44]

Oacutexido de caacutelcio CaO Cubic 00-043-1001 75785 [45]

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 21

Tabela 3 - Modelos estruturais utilizados para o refinamento de Rietveld para o ensaio de DRX (continuaccedilatildeo)

Fase Foacutermula Sistema cristalino Nuacutemero PDF Coacutedigo ICSD Referecircncia

Portlandita Ca(OH)2 Romboeacutedrico 01-072-0156 15741 [46]

Etringita Ca6Al2(SO4)3

(OH)1226H2O Hexagonal 00-041-1451 155395 [47]

Monosulfoaluminato

de caacutelcio

3CaOAl2O3

CaSO412H2O Romboeacutedrico - 24461 [48]

Hemicarboaluminato

de caacutelcio

Ca4Al2(OH)12

OH05CO34H2O Romboeacutedrico 00-041-0221 263124 [49]

Monocarboaluminato

de caacutelcio

Ca4Al2(OH)12

CO35H2O Tricliacutenico 01-087-0493 59327 [50]

Alumina (padratildeo) Al2O3 Romboeacutedrico 01-081-2267 73725 [51]

322 Agregados

Os agregados miuacutedo e grauacutedo foram caracterizados pela absorccedilatildeo de aacutegua respectivamente

conforme a ABNT NBR NM 30 [52] e ABNT NBR NM 53 [53] Aleacutem disso os agregados miuacutedo e

grauacutedo foram analisados pela determinaccedilatildeo da massa especiacutefica

33 Resultados e discussatildeo

331 Cimento e aditivo

Massa especiacutefica

A massa especiacutefica do cimento e do aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado foram 305 e

313 gcm3 respectivamente Os valores determinados estatildeo bastante proacuteximos de resultados

presentes na literatura [6] Dessa forma o valor da massa especiacutefica determinado para o aditivo se

enquadra no valor especificado pela norma ABNT NBR 11768-1 [17]

Distribuiccedilatildeo do tamanho de partiacutecula

As curvas de distribuiccedilatildeo do tamanho de partiacutecula determinadas por granulometria a laser do

cimento e do aditivo estatildeo apresentadas na Figura 9 A partir dessa anaacutelise foram obtidos os

resultados apresentados na Tabela 4 Observa-se que o cimento CP V ARI RS apresenta distribuiccedilatildeo

de tamanho de partiacutecula mais fina que o aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 22

Figura 9 - Curvas de distribuiccedilatildeo do tamanho de partiacutecula do cimento CP V ARI RS e aditivo

Tabela 4 - Diacircmetros das partiacuteculas de cimento e aditivo obtidos por granulometria a laser

Diacircmetro Cimento Aditivo

d10 (microm) 380 56

d50 (microm) 136 191

d90 (microm) 342 1080

Difraccedilatildeo de raios-X

As composiccedilotildees mineraloacutegicas do cimento e do aditivo estatildeo apresentadas na Tabela 5 e na

Tabela 6 respectivamente As fases encontradas no cimento CP V ARI RS estatildeo de acordo com a

literatura teacutecnica [2354] O aditivo apresentou quantidade de oacutexido de caacutelcio de 90 predominante

em relaccedilatildeo agrave outras composiccedilotildees como hidroacutexido de caacutelcio calcita e dolomita De acordo com esses

resultados o aditivo estaacute de acordo com o prescrito na norma ABNT NBR 11768-1 [17]

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 23

Tabela 5 - Composiccedilatildeo mineraloacutegica do cimento CP V ARI RS por DRX

Fase Quantidade ( em massa)

C3S 589

C2S 114

C3Ac 58

C3Ao 21

C4AF 79

Ca(OH)2 12

CaCO3 27

CaSO405H2O 68

CaSO4 17

SiO2 15

Soma total 1000

Tabela 6 - Composiccedilatildeo mineraloacutegica do aditivo por DRX

Fase Quantidade ( em massa)

CaO 905

MgO 03

Ca(OH)2 52

CaCO3 15

CaMg(CO3)2 26

Soma total 1000

332 Agregados

A absorccedilatildeo de aacutegua e a massa especiacutefica dos agregados miuacutedo e grauacutedo estatildeo apresentados na

Tabela 7 A caracterizaccedilatildeo dos agregados forneceu resultados que contribuem com a seleccedilatildeo de

materiais adequados para a produccedilatildeo de tubos de concreto e auxilia a reproduccedilatildeo da pesquisa

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 24

Tabela 7 - Anaacutelise de agregados

Item Agregado miuacutedo Agregado grauacutedo B0 Agregado grauacutedo B1

Absorccedilatildeo de aacutegua () 295 084 036

Massa especiacutefica (gcm3) 278 281 289

34 Conclusotildees do capiacutetulo

Neste capiacutetulo foram analisados os materiais empregados no estudo para a realizaccedilatildeo da

campanha experimental Os materiais analisados satildeo o cimento o aditivo de oacutexido de caacutelcio

supercalcinado e os agregados Para tal foram realizados os ensaios de massa especiacutefica distribuiccedilatildeo

do tamanho de partiacutecula e difraccedilatildeo de raios-X

A partir dos resultados de massa especiacutefica nota-se que o aditivo de oacutexido de caacutelcio

supercalcinado estaacute conforme os paracircmetros da ABNT NBR 11768-1 [17] e estudos anteriores [6]

Observa-se a partir das curvas de distribuiccedilatildeo do tamanho de partiacutecula que o cimento CP V ARI RS

apresenta distribuiccedilatildeo de tamanho de partiacutecula mais fina que o aditivo de oacutexido de caacutelcio

supercalcinado

Conforme a anaacutelise obtida do ensaio de difraccedilatildeo de raios-X observa-se que o aditivo

composto por oacutexido de caacutelcio supercalcinado estaacute de acordo com os paracircmetros da ABNT NBR

11768-1 [17] para aditivos compensadores de retraccedilatildeo tipo G Conforme o ensaio as fases

encontradas no cimento CP V ARI RS estatildeo conforme a bibliografia [2354]

A partir da anaacutelise dos agregados obteve-se resultados de absorccedilatildeo de aacutegua e massa especiacutefica

com o objetivo de fornecer paracircmetros para a seleccedilatildeo de agregados utilizados na produccedilatildeo de tubos

de concreto e facilitar a reproduccedilatildeo da pesquisa

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 25

4 Anaacutelise da influecircncia do aditivo na cineacutetica e nos mecanismos de hidrataccedilatildeo

No capiacutetulo em questatildeo eacute apresentado o procedimento experimental empregado para analisar

a influecircncia do aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado na cineacutetica e nos mecanismos de

hidrataccedilatildeo do CP V ARI RS Para tal satildeo analisados e discutidos os ensaios de calorimetria

isoteacutermica de DRX e de Microscopia Eletrocircnica de Varredura (MEV)

41 Materiais

Os materiais utilizados nessa parte da campanha experimental foram o cimento CP V ARI RS

o aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado e aacutegua deionizada conforme descrito no item

31

42 Dosagem e preparaccedilatildeo de pastas de cimento

As pastas foram produzidas com uma relaccedilatildeo aacuteguacimento (ac) fixa igual a 045 conforme

o usual para tubos de concreto Os teores de aditivo selecionados foram de 10 20 30 40 50 e 60

sobre a massa de cimento ( smc) conforme recomendaccedilatildeo do fabricante

Aleacutem disso para a relaccedilatildeo ac de 045 foi produzida uma pasta somente com o aditivo e aacutegua

bem como foi produzida uma pasta com o cimento e aacutegua consideradas como as amostras de

referecircncia para anaacutelise comparativa

Para a produccedilatildeo de cada amostra 200 g de pasta foram preparadas pela preacute-mistura de cimento

e aditivo seguido da adiccedilatildeo de aacutegua e homogeneizaccedilatildeo por 1 min usando um agitador IKA RW 20

acoplado a um eixo R1342 de 4 lacircminas a 1500 rpm

Apoacutes esse tempo o agitador foi desligado e as paredes internas do recipiente foram limpas

durante 30 s com uma espaacutetula Entatildeo a pasta foi homogeneizada novamente por 1 min a 1500 rpm

no agitador Concluiacutedo o processo de mistura a pasta foi destinada para o ensaio correspondente

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 26

43 Meacutetodos

431 Calorimetria isoteacutermica

Calorimetria isoteacutermica foi realizada a 23 ordmC durante 24 h com 87 g de pasta de cimento

utilizando um caloriacutemetro isoteacutermico TAMAir (TA Instruments) de 8 canais Esse ensaio foi

realizado para analisar a cineacutetica de hidrataccedilatildeo de pastas de cimento com diferentes teores de aditivo

As pastas analisadas foram a referecircncia (sem aditivo) e as pastas contendo 10 20 30 40

50 e 60 de aditivo sobre a massa de cimento Aleacutem disso foi feita uma pasta apenas contendo

aditivo e aacutegua na relaccedilatildeo 10 045 em massa para anaacutelise comparativa

432 DRX

A DRX foi utilizada para determinar a composiccedilatildeo das pastas de cimento com 24 h de

hidrataccedilatildeo utilizando o procedimento descrito no item 321 Foram utilizadas as pastas de cimento

produzidas com 3 e 5 de aditivo bem como a pasta de referecircncia sem aditivo A hidrataccedilatildeo das

pastas foi paralisada 24 h apoacutes sua preparaccedilatildeo pelo meacutetodo da troca de solvente [55] Esse meacutetodo

foi empregado porque natildeo afeta a estabilidade e a cristalinidade de aluminatos hidratados [55]

O procedimento de troca de solvente consiste em 6 passos primeiramente a pasta foi imersa

em isopropanol (razatildeo solventepasta igual a 10) por 1 h a -4 ordmC Em segundo lugar o solvente foi

substituiacutedo por um novo volume de isopropanol (razatildeo solventepasta igual a 10) e a pasta foi mantida

imersa por 1 h a -4 ordmC Em terceiro lugar o solvente foi substituiacutedo por um novo volume de

isopropanol (razatildeo solventepasta igual a 50) e a imersatildeo ocorreu por 24 h a -4 ordmC

Apoacutes essa etapa o isopropanol foi substituiacutedo por eacuteter dietiacutelico (razatildeo solventepasta igual a

25) e a pasta foi mantida imersa por 24 h a -4 ordmC Em seguida o solvente foi removido e a amostra

foi seca por 30 min a 40 ordmC Finalmente a pasta foi moiacuteda em moinho de aacutegata ateacute atingir tamanho

maacuteximo de partiacutecula igual a 63 microm

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 27

433 MEV

Microscopia Eletrocircnica de Varredura foi realizada para analisar a microestrutura das pastas

de cimento com aditivos na idade de 24 h Foram ensaiadas as mesmas amostras utilizadas para DRX

em idade especiacutefica Os ensaios foram executados em um microscoacutepio modelo Quanta FEG 650 na

voltagem de 20 kV A superfiacutecie analisada foi a de fratura recobertas com carbono A morfologia

dos hidratos precipitados foi avaliada por feixe de eleacutetrons secundaacuterios e sua composiccedilatildeo quiacutemica foi

avaliada por espectroscopia de raios-X por dispersatildeo de energia (EDS)

44 Resultados e discussatildeo

441 Calorimetria isoteacutermica

As curvas de fluxo de calor estatildeo apresentadas na Figura 10 e na Figura 11 Os pontos

caracteriacutesticos das curvas de fluxo de calor foram determinados seguindo o procedimento de Salvador

et al [56] e estatildeo na Tabela 8 As conclusotildees derivadas dessa anaacutelise estatildeo apresentadas

subsequentemente

Figura 10 - Curvas de fluxo de calor de pastas de 0 a 1 h para amostras de pastas cimentiacutecias e a pasta com 100

aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 28

Figura 11 - Curvas de fluxo de calor de pastas de 0 a 24 h para amostras de pastas cimentiacutecias e a pasta 100 aditivo

Tabela 8 - Anaacutelise das curvas de fluxo calor obtidas para amostras de pastas cimentiacutecias e a pasta com 100 aditivo de

oacutexido de caacutelcio supercalcinado

Pasta teor de

aditivo ( smc)

Periacuteodo de

induccedilatildeo (h)

Taxa de reaccedilatildeo

do pico principal

(mWgh)

Fluxo de calor

maacuteximo (mWg)

Energia liberada

no pico principal

(Jg)

Energia

liberada ateacute

24 h (Jg)

00 1396 105 574 3844 3170

10 1238 124 624 4024 3456

20 1257 113 616 4074 3437

30 1069 125 655 4202 3630

40 1115 121 643 4276 3594

50 983 131 699 4396 3833

60 974 129 705 4482 3872

Na Figura 10 observa-se que a reaccedilatildeo do aditivo com aacutegua gera um intenso pico de liberaccedilatildeo

de calor A hidrataccedilatildeo do oacutexido de caacutelcio gerando hidroacutexido de caacutelcio eacute potencialmente exoteacutermica

Essa reaccedilatildeo eacute raacutepida e termina aproximadamente 1 h apoacutes a mistura do aditivo com aacutegua Na Figura

11 eacute possiacutevel verificar que natildeo ocorrem reaccedilotildees quiacutemicas nessa pasta ateacute 24 h

A partir da anaacutelise das curvas de pastas de cimento com diferentes teores de aditivo na Figura

11 observa-se que a inclusatildeo do aditivo na pasta acelera a cineacutetica de reaccedilotildees de hidrataccedilatildeo Quanto

maior o teor de aditivo adicionado menor eacute o tempo de induccedilatildeo maior a velocidade de reaccedilatildeo maior

a intensidade do pico principal de hidrataccedilatildeo e maior a energia liberada pelos processos de hidrataccedilatildeo

Tal fato eacute devido agrave promoccedilatildeo da formaccedilatildeo e da precipitaccedilatildeo de C-S-H na matriz [6]

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 29

Tais fatos ocorrem porque a inclusatildeo de aditivos contendo caacutelcio e a adiccedilatildeo de hidroacutexido de

caacutelcio em sistemas cimentiacutecios contribuem para aumentar a concentraccedilatildeo do iacuteon Ca2+ em soluccedilatildeo

fazendo com que o meio liacutequido atinja a supersaturaccedilatildeo mais rapidamente [7]

Como o final do periacuteodo de induccedilatildeo e o iniacutecio do processo de aceleraccedilatildeo dependem da

supersaturaccedilatildeo da soluccedilatildeo com Ca2+ a inclusatildeo de aditivo acelera os processos de hidrataccedilatildeo [23]

Com isso eacute possiacutevel concluir que o aditivo acelera o endurecimento da pasta e pode conferir aumento

de resistecircncia mecacircnica da matriz cimentiacutecia Tais resultados estatildeo coerentes com os encontrados na

literatura [67]

Ainda a partir da anaacutelise da Figura 11 foram selecionadas as dosagens de aditivo de 30 e 50

sobre a massa de cimento que foram utilizadas nas etapas seguintes da campanha experimental

Esses teores receberam destaque pois satildeo valores intermediaacuterios que apresentaram resultados de taxa

de reaccedilatildeo do pico principal maiores em relaccedilatildeo aos demais teores adjacentes

442 DRX

A Tabela 9 apresenta a composiccedilatildeo mineraloacutegica obtidas a partir da anaacutelise de DRX para

pastas de cimento com 24 h de hidrataccedilatildeo As amostras analisadas foram sem aditivo e com 3 e 5

de aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado

Tabela 9 - Composiccedilatildeo mineraloacutegica de pastas de cimento obtidas por DRX para amostras de pastas cimentiacutecias sem

aditivo e pasta com 3 e 5 de aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado

Amostra 24 h Sem aditivo 3 de aditivo 5 de aditivo

Fase Quantidade ( em massa)

C3S 313 269 258

C2S 60 55 54

C3A 47 49 49

C4AF 31 36 36

CaCO3 59 58 58

Etringita 138 136 136

Ca(OH)2 151 183 178

Fases amorfas 199 213 231

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 30

A partir da anaacutelise de DRX nota-se que as amostras com aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio

supercalcinado possuem maior presenccedila de portlandita O emprego de 3 e 5 de aditivo aumentou

o teor de portlandita em relaccedilatildeo agrave pasta sem aditivo respectivamente de 212 e 179 Desse modo

observa-se que os resultados da anaacutelise de DRX estatildeo conforme observado na bibliografia pois a

reaccedilatildeo de hidrataccedilatildeo do aditivo eacute capaz de gerar portlandita [6]

Ao analisar os resultados do ensaio de DRX observa-se que as amostras com o aditivo

possuem maior teor de fases amorfas As amostras com 3 e 5 de aditivo apresentaram aumento

do teor de fases amorfas em relaccedilatildeo agrave pasta sem aditivo respectivamente de 70 e 161 Nota-se

que esse fato estaacute relacionado agrave presenccedila de C-S-H nas amostras e os resultados estatildeo conforme a

bibliografia pois a hidrataccedilatildeo do oacutexido de caacutelcio pode acelerar a precipitaccedilatildeo do gel de C-S-H em

matrizes cimentiacutecias [67]

443 MEV

As imagens obtidas por MEV das amostras sem o aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado

com 3 e 5 de aditivo satildeo mostradas na Figura 12b

A partir da comparaccedilatildeo entre a Figura 13a e Figura 13b nota-se que a amostra com 3 de

aditivo apresenta maior presenccedila de hidroacutexido de caacutelcio e gel de C-S-H Ainda em relaccedilatildeo agrave Figura

13a e Figura 13c observa-se maior presenccedila de gel de C-S-H na amostra com 5 de aditivo Desse

modo a partir da anaacutelise visual das Figuras nota-se que as pastas com aditivo de oacutexido de caacutelcio

supercalcinado podem apresentar maior presenccedila de gel de C-S-H como observado na literatura [14]

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 31

(a)

(b)

(c)

Figura 12 - Imagens obtidas por MEV de pastas cimentiacutecias para as amostras (a) sem aditivo (b) com 3 de aditivo e

(c) 5 de aditivo

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 32

(a)

(b)

(c)

Figura 13 - Imagens obtidas por MEV de pastas cimentiacutecias para as amostras (a) sem aditivo (b) com 3 de aditivo e

(c) 5 de aditivo

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 33

Dessa forma a anaacutelise dos resultados de MEV estaacute de acordo com o observado nos ensaios

anteriores principalmente em relaccedilatildeo agrave anaacutelise de calorimetria isoteacutermica na qual observou-se que os

aditivos baseados em oacutexido de caacutelcio satildeo capazes de gerar a aceleraccedilatildeo dos processos de hidrataccedilatildeo

e consequentemente a precipitaccedilatildeo de produtos de hidrataccedilatildeo como o gel de C-S-H [23] Aleacutem

disso essa anaacutelise estaacute conforme a bibliografia uma vez que a reaccedilatildeo de hidrataccedilatildeo do aditivo eacute capaz

de gerar hidroacutexido de caacutelcio [6]

45 Conclusotildees do capiacutetulo

Neste capiacutetulo foram analisadas amostras de pastas cimentiacutecias baseadas nos ensaios de

calorimetria isoteacutermica DRX e MEV O ensaio de calorimetria isoteacutermica analisou pastas cimentiacutecias

com o aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado nos teores de 10 20 30 40 50 e 60

sobre a massa de cimento Ainda o ensaio analisou uma amostra de pasta cimentiacutecia sem o aditivo e

uma pasta composta somente do aditivo

A partir dos resultados de calorimetria isoteacutermica observa-se que a reaccedilatildeo do aditivo com aacutegua

gera um intenso pico de liberaccedilatildeo de calor uma vez que a hidrataccedilatildeo do oacutexido de caacutelcio gerando

hidroacutexido de caacutelcio eacute potencialmente exoteacutermica Ainda observa-se que conforme ocorre o aumento

o teor do aditivo menor eacute o tempo de induccedilatildeo maior a velocidade de reaccedilatildeo maior a intensidade do

pico principal de hidrataccedilatildeo e maior a energia liberada pelos processos de hidrataccedilatildeo

As anaacutelises de DRX e MEV foram realizadas para as amostras de pastas sem aditivo e com

3 e 5 do aditivo Nota-se a partir da anaacutelise de DRX que o uso do aditivo aumentou o teor de

portlandita e de fases amorfas correspondentes ao teor de C-S-H conforme a bibliografia [67]

Observa-se na anaacutelise de MEV que o aditivo natildeo alterou de forma significativa a

microestrutura da pasta cimentiacutecia pois as amostras possuem deposiccedilatildeo de produto similares

Entretanto nota-se que a amostra com 3 de aditivo apresenta maior presenccedila de portlandita e gel

de C-S-H Aleacutem disso nota-se na amostra com 5 de aditivo maior presenccedila de gel de C-S-H

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 34

5 Caracterizaccedilatildeo da estabilidade dimensional de argamassas

Com o objetivo de caracterizar o aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado foi

realizado o ensaio de variaccedilatildeo dimensional Este ensaio eacute caracteriacutestico para aditivos compensadores

de retraccedilatildeo uma vez que permite determinar a influecircncia do aditivo na expansatildeo de matrizes

cimentiacutecias conforme determina a ABNT NBR 11768-1 [17]

51 Composiccedilatildeo e preparo de argamassas

A fim de permitir a moldagem dos corpos de prova para o ensaio de determinaccedilatildeo da variaccedilatildeo

dimensional a dosagem de concreto consistecircncia seca foi adaptada para uma argamassa de

consistecircncia plaacutestica Esta alteraccedilatildeo foi necessaacuteria pois os moldes do ensaio possuem pinos metaacutelicos

rosqueados em seu interior os quais natildeo podem sofrer os deslocamentos gerados durante o processo

de moldagem de concretos de consistecircncia seca

A adaptaccedilatildeo da dosagem de concreto para a argamassa foi realizada de forma experimental

mantendo-se fixa a quantidade de cimento e a relaccedilatildeo aacuteguacimento aplicada na dosagem do concreto

Por outro lado a quantidade de agregado miuacutedo foi reduzida em 234 e o agregado grauacutedo foi

retitado da dosagem com o objetivo de garantir uma argamassa de consistecircncia plaacutestica conforme

apresentado na Tabela 10 O aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado foi empregado nas dosagens

de 3 e 5 sobre a massa de cimento

Tabela 10 - Dosagem de materiais para produccedilatildeo de 1 m3 de argamassa

Material Tipo Dosagem (kgm3) Traccedilo unitaacuterio em massa

Cimento CP V ARI RS 3100 100

Agregado miuacutedo Areia artificial graniacutetica 86728 271

Aacutegua Potaacutevel 1457 047

As argamassas foram preparadas em argamassadeira orbital marca Perfecta Curitiba com

capacidade de 20 L com a preacute-mistura do cimento e do aditivo por 30 s a 136 rpm adiccedilatildeo e mistura

da aacutegua por 60 s a 281 rpm e adiccedilatildeo e mistura da areia por 90 s a 281 rpm

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 35

52 Meacutetodos

Imediatamente apoacutes a finalizaccedilatildeo da mistura corpos de prova prismaacuteticos 75 mm x 75 mm x

285 mm (largura x altura x comprimento) foram moldados segundo a norma ABNT NBR 16834 [57]

O processo de cura dos corpos de prova foi realizado conforme determinado por Nunes et al [15]

com o objetivo de simular a cura usual de tubos de concreto

Os autores propuseram a adaptaccedilatildeo da norma ASTM C 157 [19] que consiste na seguinte

metodologia imediatamente apoacutes a moldagem dos corpos de prova estes foram recobertos por papel

filme e colocados em cacircmara uacutemida depois de 1 dia os corpos de prova foram retirados da cacircmara

uacutemida e desformados

A primeira leitura da variaccedilatildeo dimensional foi realizada conforme o procedimento da norma

ABNT NBR 16834 [57] mantendo-se a posiccedilatildeo do corpo de prova de acordo com a indicaccedilatildeo de

seta como mostra a Tabela 14 Em seguida os corpos de prova foram mantidos na cacircmara seca ateacute a

leitura de 180 dias

Figura 14 - Aparato para determinaccedilatildeo para o ensaio de variaccedilatildeo dimensional A seta azul indica a posiccedilatildeo do corpo de

prova durante o ensaio

53 Resultados e discussatildeo

Os resultados obtidos na anaacutelise de variaccedilatildeo dimensional estatildeo apresentados na Figura 15

Observa-se que houve uma reduccedilatildeo da retraccedilatildeo nas amostras com aditivos em relaccedilatildeo agrave amostra

referecircncia sem aditivo Assim argamassas produzidas com o aditivo apresentaram maior estabilidade

volumeacutetrica quando comparadas agraves argamassas referecircncia

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 36

Figura 15 - Resultados de variaccedilatildeo dimensional por idade de argamassas para amostras sem aditivo com 3 de aditivo

e 5 de aditivo

A amostra referecircncia apresentou variaccedilatildeo dimensional de -0089 A reduccedilatildeo de retraccedilatildeo aos

28 dias de idade de ensaio foi de 337 e 787 com o emprego de 3 e 5 de aditivo sobre a massa

de cimento com resultados de variaccedilatildeo dimensional respectivamente de -0086 e -0082

Desse modo para a amostra com 5 de aditivo a reduccedilatildeo de retraccedilatildeo aos 28 dias de idade eacute

maior que o miacutenimo de 5 determinado para caracterizar o aditivo compensador de retraccedilatildeo

conforme a ABNT NBR 11768-1 [17] para aditivos compensadores de retraccedilatildeo tipo G

Observa-se que a maior reduccedilatildeo do valor de variaccedilatildeo dimensional foi de 0008 para 7 dias

a partir da comparaccedilatildeo entre a argamassa referecircncia e a argamassa com 5 de aditivo A reduccedilatildeo de

variaccedilatildeo dimensional foi similar entre as leituras a partir de 7 dias

De acordo com o observado no item 42 a inclusatildeo do aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio

supercalcinado em matrizes cimentiacutecias aumenta a quantidade de portlandita disponiacutevel Os cristais

de portlandita exercem uma pressatildeo durante a sua formaccedilatildeo o que gera uma reaccedilatildeo expansiva Assim

o uso do aditivo compensa a retraccedilatildeo por secagem e a retraccedilatildeo autoacutegena da matriz cimentiacutecia

54 Conclusotildees do capiacutetulo

Neste capiacutetulo foi avaliada a variaccedilatildeo dimensional de amostras de argamassa sem aditivo e

com 3 e 5 de aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado Observa-se que nas amostras

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 37

com 3 e 5 de aditivo houve reduccedilatildeo de retraccedilatildeo aos 28 dias de idade respectivamente de 337 e

787 em relaccedilatildeo agrave amostra sem aditivo As amostras apresentaram comportamento similar ao longo

do ensaio realizado ateacute 180 dias

A amostra com 5 de aditivo apresentou reduccedilatildeo de retraccedilatildeo aos 28 dias em relaccedilatildeo agrave

amostra sem aditivo conforme determina a ABNT NBR 11768-1 [17] para aditivos compensadores

de retraccedilatildeo tipo G Desse modo nota-se que argamassas produzidas com o aditivo possuem maior

estabilidade volumeacutetrica

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 38

6 Produccedilatildeo de concreto em laboratoacuterio

Concretos foram produzidos em laboratoacuterio com o propoacutesito de avaliar a influecircncia do uso

do aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado nestas amostras Para tal foram realizados os ensaios de

resistecircncia agrave compressatildeo e absorccedilatildeo de aacutegua apoacutes imersatildeo e fervura e iacutendice de vazios As amostras

de concreto analisadas foram as contendo 3 e 5 de aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado

assim como a amostra sem aditivo

61 Composiccedilatildeo e preparo de concretos

A fim de analisar a aplicaccedilatildeo do aditivo compensador de retraccedilatildeo em tubos de concreto optou-

se por utilizar uma dosagem de concreto normalmente empregada para a fabricaccedilatildeo de tubos Esse

concreto caracteriza-se por uma consistecircncia seca pois os tubos satildeo moldados por vibro-compactaccedilatildeo

e os moldes satildeo removidos aproximadamente 5 min apoacutes sua moldagem

A dosagem de concreto utilizada estaacute descrita na Tabela 11 desenvolvida pela empresa

Fermix Tubos para fabricar tubos tipo PA-2 com reforccedilo de armadura metaacutelica Foram utilizados os

materiais descritos no capiacutetulo 3

Tabela 11 - Dosagem de materiais para produccedilatildeo de 1 m3 de concreto para fabricaccedilatildeo de tubos

Material Tipo Dosagem (kgm3) Traccedilo unitaacuterio em massa

Cimento CP V ARI RS 3100 100

Agregado miuacutedo Areia artificial graniacutetica 11315 365

Agregado grauacutedo Brita graniacutetica B0 2263 073

Agregado grauacutedo Brita graniacutetica B1 5301 171

Aacutegua Potaacutevel 1457 047

Observa-se que a dosagem de concreto em questatildeo possui relaccedilatildeo aacuteguacimento inferior agrave

050 conforme determina a ABNT NBR 8890 [9] para tubos destinados agrave redes de aacutegua pluvial Aleacutem

disso o traccedilo de concreto possui um teor de argamassa igual a 656 conforme meacutetodo do IPT

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 39

(1+teor de agregado miuacutedo por quilograma de cimento 1+ teor de agregado total por quilograma de

cimento) [3031]

O teor de argamassa utilizado eacute aproximadamente 20 superior ao teor em concretos

convencionais para garantir melhor acabamento superficial do tubo e o recobrimento adequado das

armaduras utilizadas para reforccedilo do elemento

Os concretos selecionados para anaacutelise foram o de referecircncia (sem aditivo) e contendo 3 e

5 de aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado sobre a massa de cimento Lotes de 25 L

foram produzidos em betoneira estacionaacuteria de 50 L eixo vertical e mistura forccedilada conforme

determina a ABNT NBR 12821 [58] O procedimento de mistura pode ser visto na Figura 16a

(a) (b) (c)

Figura 16 - Produccedilatildeo dos corpos de prova de concreto (a) mistura dos materiais na betoneira (b) preenchimento do

molde com 1 camada de concreto (c) aplicaccedilatildeo de energia com o soquete para compactaccedilatildeo do concreto

Imediatamente apoacutes a mistura do concreto foram moldados corpos de prova ciliacutendricos na

dimensatildeo de 100 mm de diacircmetro por 200 mm de altura A moldagem dos corpos de prova foi

realizada com o auxiacutelio de soquete metaacutelico dotado de guia para aplicaccedilatildeo de energia conforme

descreve a ABNT NBR 7182 [59]

O processo de moldagem dos corpos de prova estaacute apresentado nas Figura 16b e Figura 16c

Os corpos de prova foram desmoldados 24 h apoacutes a moldagem cobertos com lona plaacutestica e mantidos

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 40

no laboratoacuterio em condiccedilotildees de temperatura e umidade respectivamente de 23plusmn1 ordmC e 58plusmn2 de ateacute

a data de realizaccedilatildeo dos ensaios

62 Meacutetodos de ensaio para avaliaccedilatildeo de concretos

621 Resistecircncia agrave compressatildeo

O ensaio de resistecircncia agrave compressatildeo tem o intuito de verificar a influecircncia do uso do aditivo

na resistecircncia mecacircnica de concretos O ensaio foi realizado com 3 corpos de prova ciliacutendricos de

100 mm de diacircmetro e 200 mm de altura retificados nas idades de 1 3 e 28 dias Foi utilizada uma

prensa universal TONI PACT 3000 de 100 tf A velocidade de aplicaccedilatildeo de pressatildeo foi igual a 045

MPas seguindo as recomendaccedilotildees da ABNT NBR 5739 [60]

622 Absorccedilatildeo apoacutes imersatildeo e fervura e iacutendice de vazios

O ensaio tem o intuito de verificar a influecircncia do aditivo na porosidade acessiacutevel agrave aacutegua da

matriz Este foi realizado com 3 corpos de prova ciliacutendricos de 100 mm de diacircmetro e 200 mm de

altura para a idade de 28 dias seguindo a ABNT NBR 9778 [61]

Os corpos de prova foram imersos em aacutegua por 3 dias e sua massa saturada foi determinada

Entatildeo foram secos a 60 oC por 3 dias e sua massa seca foi medida A absorccedilatildeo de aacutegua foi calculada

pela diferenccedila entre a massa saturada e seca em valores porcentuais em relaccedilatildeo agrave massa seca

63 Resultados e discussatildeo

631 Resistecircncia agrave compressatildeo

A Tabela 12 resume os resultados meacutedios de resistecircncia agrave compressatildeo dos concretos com o

desvio padratildeo e anaacutelise de variacircncia ldquoAnovardquo de cada medida Observa-se clara influecircncia do aditivo

compensador de retraccedilatildeo no aumento de resistecircncia mecacircnica do concreto em relaccedilatildeo agrave referecircncia

A amostra com 5 de aditivo apresentou maior resistecircncia agrave compressatildeo em todas as idades

analisadas

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 41

A partir da anaacutelise da Tabela 12 em relaccedilatildeo agrave Anova com uma confiabilidade de 95 obteve-

se o valor de ldquoprdquo inferior a 005 (5) para as amostras nas idades de ensaio de 1 3 e 28 dias Assim

observa-se que a diferenccedila entre as amostras referecircncia com 30 de aditivo e com 50 de aditivo

satildeo estatisticamente significativas para as trecircs idades de ensaio analisadas

Tabela 12 - Resultados meacutedios de resistecircncia agrave compressatildeo nas diferentes idades

Amostra fcm1 (MPa) fcm3 (MPa) fcm28 (MPa)

Sem aditivo 119 plusmn 056 149 plusmn 015 181 plusmn 078

30 de aditivo 130 plusmn 040 187 plusmn 051 197 plusmn 064

50 de aditivo 140 plusmn 050 196 plusmn 035 209 plusmn 028

Anova 00057 00019 00306

p

Concretos produzidos com o aditivo apresentaram maiores resistecircncias agrave compressatildeo que o

concreto referecircncia em todas as idades analisadas Empregando 3 de aditivo a resistecircncia agrave

compressatildeo aumenta 92 255 e 88 nas idades de 1 3 e 28 dias respectivamente Concretos

produzidos com 5 do aditivo apresentaram valores de resistecircncia a compressatildeo 177 315 e 157

superiores ao concreto referecircncia nas idades de 1 3 e 28 dias respectivamente

Conforme observado nos resultados de calorimetria isoteacutermica o aditivo compensador de

retraccedilatildeo contribui para acelerar a cineacutetica de hidrataccedilatildeo do cimento o que eacute capaz de aumentar o

preenchimento dos poros da matriz cimentiacutecia Assim essa aceleraccedilatildeo contribui para aumentar a

velocidade de formaccedilatildeo e precipitaccedilatildeo de C-S-H na matriz Com isso o emprego do aditivo promove

aumento na resistecircncia agrave compressatildeo do concreto

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 42

632 Absorccedilatildeo apoacutes imersatildeo e fervura e iacutendice de vazios

Os resultados obtidos de absorccedilatildeo de aacutegua e iacutendice de vazios por imersatildeo e fervura para

concretos na idade de 28 dias estatildeo apresentados na Figura 17 com o desvio padratildeo de cada resultado

Concretos produzidos com 3 de aditivo apresentaram valores de absorccedilatildeo de aacutegua e iacutendice de vazios

51 e 67 inferiores em relaccedilatildeo agrave amostra sem aditivo Empregando 5 do aditivo a absorccedilatildeo de

aacutegua e iacutendice de vazios diminuiacuteram 80 e 90 respectivamente

Figura 17 - Resultados meacutedios de absorccedilatildeo de aacutegua e iacutendice de vazios por imersatildeo e fervura obtidos de amostras sem

aditivo com 3 de aditivo e 5 de aditivo

Os resultados do ensaio de absorccedilatildeo de aacutegua e iacutendice de vazios por imersatildeo e fervura estatildeo

de acordo com o observado nos resultados de calorimetria isoteacutermica e resistecircncias agrave compressatildeo

pois o uso do aditivo promove o preenchimento dos poros de elementos cimentiacutecios

64 Conclusotildees do capiacutetulo

Neste capiacutetulo foram analisadas amostras de concreto produzidas em laboratoacuterio para os

ensaios de resistecircncia agrave compressatildeo e absorccedilatildeo de aacutegua apoacutes imersatildeo e fervura e iacutendice de vazios As

amostras de concreto analisadas foram as contendo 3 e 5 de aditivo de oacutexido de caacutelcio

supercalcinado comparadas em relaccedilatildeo agrave amostra sem aditivo

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 43

Concretos produzidos com 3 de aditivo apresentaram ganho de resistecircncia agrave compressatildeo de

92 255 e 88 nas idades de 1 3 e 28 dias respectivamente A amostra com 5 de aditivo

apresentou aumento de valores de resistecircncia agrave compressatildeo de 177 315 e 157 nas idades de 1 3

e 28 dias respectivamente em relaccedilatildeo agrave amostra sem aditivo

A anaacutelise ldquoAnovardquo foi aplicada entre as amostras e comprovou a significacircncia dos resultados

para as trecircs idades de ensaio analisadas

Os resultados obtidos a partir do ensaio de absorccedilatildeo de aacutegua e iacutendice de vazios por imersatildeo e

fervura apresentam valores menores para as amostras com o aditivo em relaccedilatildeo agrave amostra sem

aditivo Entretanto os resultados obtidos natildeo possuem diferenccedila significativa entre as amostras

analisadas o que prejudica a anaacutelise da influecircncia do aditivo nas propriedades fiacutesicas do concreto

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 44

7 Produccedilatildeo de tubos de concreto

Neste capiacutetulo eacute apresentado o processo de produccedilatildeo de tubos de concreto com o objetivo de

analisar a influecircncia do aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado nas propriedades fiacutesicas e

mecacircnicas desses elementos Os resultados do estudo compreendem tubos utilizados em redes de

aacutegua pluviais e esgoto sanitaacuterio Para tal satildeo analisados e discutidos os ensaios de compressatildeo

diametral e absorccedilatildeo de aacutegua por imersatildeo e fervura

71 Composiccedilatildeo de tubos de concreto

Os materiais aplicados nessa parte da campanha experimental estatildeo descritos na Tabela 2 e

no item 31 A dosagem utilizada para a produccedilatildeo de tubos de concreto foi fornecida pela empresa

Fermix Tubos para fabricar tubos tipo PA-2 com reforccedilo de armadura metaacutelica conforme descrito na

Tabela 11 e no item 61 Optou-se pela produccedilatildeo dessa categoria de tubos pois satildeo amplamente

utilizados no Brasil

Para a produccedilatildeo de tubos de concreto foram usadas as dosagens de amostras sem aditivo e

com 3 e 5 de aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado Assim foram produzidas trecircs

misturas diferentes conforme a amostra com trecircs tubos de concreto para cada amostra

72 Descriccedilatildeo dos tubos

Os tubos de concreto produzidos nesse estudo tinham diacircmetro nominal de 1000 mm como

ilustra a Figura 18 O diacircmetro nominal de 1000 mm foi selecionado com o objetivo de facilitar o

processo de produccedilatildeo uma vez que a faacutebrica manteacutem o conjunto de peccedilas e de armaduras disponiacuteveis

para este diacircmetro devido sua ampla utilizaccedilatildeo O volume estimado de cada tubo de concreto eacute de

05292 m3

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 45

Figura 18 - Principais dimensotildees (em mm) de tubos de concreto PA2 produzidos

Estudos com tubos de concreto com diacircmetro nominal de 1000 mm satildeo encontrados na

bibliografia [3] Os tubos satildeo classificados como PA2 a partir da classe de resistecircncia destinados

para atender o transporte de aacuteguas pluviais conforme a norma ABNT NBR 8890 [9] O reforccedilo

estrutural com armadura foi idecircntico para todos os tubos produzidos conforme o modelo padratildeo da

faacutebrica para tubos PA2 A composiccedilatildeo deste reforccedilo foi determinada conforme a ABNT NBR 8890

[9]

Aleacutem disso para manter o padratildeo de produccedilatildeo os tubos foram moldados a partir do

procedimento de produccedilatildeo da faacutebrica Dessa forma os materiais foram provenientes da mesma fonte

os tubos foram moldados no mesmo dia de forma subsequente e a partir dos mesmos equipamentos

e matildeo de obra Os materiais e dosagens empregados satildeo conforme o descrito no item 61

73 Processo de produccedilatildeo de tubos de concreto

Em primeiro lugar o accedilo foi cortado e a armadura foi previamente montada na Fermix Tubos

por uma equipe especializada Posteriormente a armadura foi fixada no interior do molde do tubo de

concreto com o auxiacutelio de um anel como mostra a Figura 19a Em seguida o conjunto (molde e

armadura) foi transportado para o interior da maacutequina de vibro-compressatildeo com o auxiacutelio do sistema

de pontes rolantes como apresenta a Figura 19b

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 46

(a) (b)

Figura 19 - Montagem do conjunto molde e armadura para fabricaccedilatildeo de tubos de concreto (a) fixaccedilatildeo da armadura no

molde (b) transporte do conjunto para a maacutequina de vibro-compressatildeo

Apoacutes o posicionamento correto do molde foi iniciada a produccedilatildeo de concreto Para tal foi

utilizada a maacutequina disponiacutevel na faacutebrica do modelo VRF e marca Menegotti A primeira etapa do

processo automaacutetico de produccedilatildeo do concreto consiste no lanccedilamento do cimento no misturador

como mostra a Figura 20

Figura 20 - Lanccedilamento do cimento no misturador para a produccedilatildeo do concreto para tubos

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 47

A segunda etapa do processo consiste no lanccedilamento de agregados no misturador a partir da

esteira como apresenta a Figura 21a O processo de mistura dos materiais foi de 150 s para a

produccedilatildeo de 1 m3 de concreto Previamente o aditivo compensador de retraccedilatildeo foi pesado

manualmente a partir de balanccedila eletrocircnica portaacutetil e foi colocado no misturador por um operador

no iniacutecio da mistura como mostra a Figura 21b

(a) (b)

Figura 21 - Processo de produccedilatildeo do concreto para tubos (a) transporte de agregados na esteira (b) lanccedilamento direto

do aditivo no misturador

Em seguida o concreto foi lanccedilado diretamente no equipamento de vibro-compressatildeo a partir

de esteiras automaacuteticas como apresenta a Figura 22a Por fim o procedimento de compactaccedilatildeo da

ponta do tubo de concreto apoacutes o preenchimento total do molde foi realizado a partir de anel

giratoacuterio Apoacutes a compactaccedilatildeo do concreto o conjunto (tubo de concreto no interior do molde) foi

imediatamente transportado para o piso para a retirada do molde com o auxiacutelio do sistema de pontes

rolantes como mostram as Figura 22b e Figura 22c

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 48

(a) (b) (c)

Figura 22 - Processo de moldagem do tubo de concreto (a) lanccedilamento do concreto no molde metaacutelico (b) e (c)

retirada do molde do tubo

Observou-se que durante o processo de produccedilatildeo dos tubos com 3 de aditivo a consistecircncia

do concreto desses tubos foi similar em relaccedilatildeo aos tubos sem aditivo Por outro lado observou-se

que o processo de produccedilatildeo dos tubos com 5 de aditivo apresentou um concreto mais consistente

durante a moldagem em relaccedilatildeo ao tubo de referecircncia

Dessa forma foi possiacutevel a moldagem de todos os tubos sem a adiccedilatildeo de aacutegua em relaccedilatildeo agrave

dosagem prevista O uso da mesma dosagem para todos os tubos permite comparar de forma efetiva

o efeito do aditivo nas amostras em questatildeo

Apoacutes a retirada dos moldes os tubos receberam acabamento final realizado por um operador

com o uso de desempenadeira e broxa plaacutesticas como mostra a Figura 23a Assim o tubo de concreto

foi coberto com lona plaacutestica por dois dias para evitar a perda de aacutegua como mostra a Figura 23b

Os tubos foram mantidos em local coberto e expostos ao ar ateacute a realizaccedilatildeo dos ensaios

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 49

(a) (b)

Figura 23 - Produccedilatildeo de tubos de concreto (a) acabamento final com auxiacutelio de desempenadeira e (b) cobertura do tubo

com lona plaacutestica apoacutes o acabamento

74 Meacutetodos

741 Compressatildeo diametral

A anaacutelise de compressatildeo diametral permite determinar a influecircncia do aditivo nas

propriedades mecacircnicas dos tubos de concreto de acordo com a ABNT NBR 8890 [9] O ensaio de

compressatildeo diametral foi realizado na Fermix Tubos a partir do meacutetodo de trecircs cutelos com a maacutequina

da marca Kratus e com ceacutelula de carga de 60 ton A velocidade de aplicaccedilatildeo de carga durante o ensaio

foi igual a 20 kNmin como recomenda a ABNT NBR 8890 [9]

Neste meacutetodo de ensaio o tubo de concreto foi apoiado em dois cutelos de madeira inferiores

separados em 20 cm e um cutelo de madeira superior centralizado acoplado ao equipamento

articulado O deslocamento vertical foi medido no ensaio conforme o deslocamento do pistatildeo como

mostra a Figura 24a e Figura 24b

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 50

(a) (b)

Figura 24 - Ensaio de compressatildeo diametral para tubo de concreto (a) tubo posicionado na maacutequina de ensaio com

painel de controle e (b) destaque para o apoio de trecircs cutelos

742 Absorccedilatildeo apoacutes imersatildeo e fervura e iacutendice de vazios

A influecircncia do aditivo nos tubos de concreto foi determinada conforme a ABNT NBR 9778

[61] Para tal foram extraiacutedos 3 testemunhos de cada conjunto de tubos de concreto em torno de 1

kg cada como determina a ABNT NBR 8890 [9] Os corpos de prova foram analisados em relaccedilatildeo agrave

absorccedilatildeo de aacutegua e iacutendice de vazios apoacutes saturaccedilatildeo e fervura conforme descrito no item 622

75 Resultados

751 Compressatildeo diametral

A Figura 25a apresenta os resultados de compressatildeo diametral individuais de trecircs tubos de

concreto para a amostra sem aditivo Observa-se que os trecircs tubos apresentaram comportamento

diferente ao longo de todo deslocamento principalmente os tubos ldquosem aditivo 2rdquo e ldquosem aditivo 3rdquo

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 51

(a)

(b)

(c)

Figura 25 - Resultados de compressatildeo diametral de trecircs tubos de concreto (a) amostra sem aditivo (b) amostra com 3

de aditivo e (c) amostra com 5 de aditivo

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 52

Aleacutem disso nota-se na Figura 25a que apoacutes a carga de pico os tubos apresentaram reduccedilatildeo

na capacidade de resistecircncia ateacute o deslocamento de 75 mm aproximadamente Esse fato ocorre

devido o posicionamento central da armadura metaacutelica em relaccedilatildeo agrave espessura do tubo sendo

necessaacuterio que ocorra um niacutevel de abertura inicial de fissura para solicitar a armadura [4]

A Figura 25b mostra os resultados de compressatildeo diametral individuais de trecircs tubos de

concreto para a amostra com 3 de aditivo Nota-se que apoacutes a carga de pico os tubos apresentaram

reduccedilatildeo na capacidade de resistecircncia ateacute o deslocamento de 100 mm aproximadamente Assim

observa-se que a amostra com 3 de aditivo apresentou carga de pico para um deslocamento maior

em relaccedilatildeo agrave amostra sem aditivo

A Figura 25c apresenta os resultados de compressatildeo diametral individuais de trecircs tubos de

concreto para a amostra com 5 de aditivo Observa-se que apoacutes a carga de pico os tubos

apresentaram reduccedilatildeo na capacidade de resistecircncia ateacute o deslocamento aproximadamente de 100

mm Assim nota-se que a amostra com 5 de aditivo apresentou carga de pico para um deslocamento

maior em relaccedilatildeo agrave amostra sem aditivo

A Figura 26 mostra as curvas tiacutepicas das amostras de tubo sem aditivo com 3 e 5 de

aditivo conforme o ensaio de compressatildeo diametral A curva tiacutepica selecionada para cada amostra

foi a respectiva curva que apresentou comportamento intermediaacuterio entre os trecircs tubos ensaiados por

amostra Nota-se que as amostras de tubos com 3 de aditivo e 5 de aditivo apresentaram valores

de carga maiores em relaccedilatildeo ao tubo de concreto sem aditivo

Figura 26 - Comparaccedilatildeo de resultados de compressatildeo diametral de trecircs tubos de concreto entre as amostras sem aditivo

com 3 de aditivo e 5 de aditivo

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 53

Na Figura 26 observa-se que na regiatildeo de deslocamento entre 50 e 100 mm a carga de pico

foi maior para as amostras com aditivo com 3 e 5 de aditivo Tal fato ocorre porque esta regiatildeo

do graacutefico refere-se ao comportamento do concreto poacutes-fissuraccedilatildeo que foi alterado entre as amostras

a partir do uso de aditivos baseados em oacutexido de caacutelcio supercalcinado [4]

A Tabela 13 apresenta os valores de cargas de fissura obtidos a partir do ensaio de compressatildeo

diametral para cada amostra Observa-se que os tubos de concretos com 3 e 5 de aditivo

apresentaram crescimento de valores maacuteximos de cargas de fissura respectivamente de 293 e 260

em relaccedilatildeo ao concreto sem aditivo Aleacutem disso os tubos de concreto com 3 e 5 de aditivo

apresentaram valores superiores de cargas de fissura em relaccedilatildeo ao valor miacutenimo de 60 kNm

estabelecido na ABNT NBR 8890 [9] para o tipo de tubo em questatildeo

Tabela 13 - Resultados de carga de fissura a partir do ensaio de compressatildeo diametral

Amostra de

tubo

Carga de fissura

(kNm)

Carga de fissura

maacutexima (kNm)

Valor meacutedio (kNm)

(Desvio Padratildeo)

Coeficiente de

variaccedilatildeo ()

Sem aditivo

513

593 551 (402) 729 547

593

3 aditivo

660

767 696 (615) 885 767

660

5 aditivo

681

747 702 (385) 548 747

680

A Tabela 14 mostra os valores de cargas de ruptura obtidos no ensaio de compressatildeo diametral

para cada amostra Nota-se que os concretos com 3 e 5 de aditivo apresentaram respectivamente

valores maacuteximos de cargas de ruptura maiores de 138 e 58 em relaccedilatildeo ao concreto sem aditivo

Ainda as trecircs amostras apresentaram apenas um resultado de cada tubo ensaiado que apresentou

carga de ruptura maior que o limite de 90 kNm estabelecido na ABNT NBR 8890 [9]

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 54

Tabela 14 - Resultados de carga de ruptura a partir do ensaio de compressatildeo diametral

Amostra de

tubo

Carga de ruptura

(kNm)

Carga de ruptura

maacutexima (kNm)

Valor meacutedio (kNm)

(Desvio Padratildeo)

Coeficiente de

variaccedilatildeo ()

Sem aditivo

807

920 858 (575) 671 847

920

3 aditivo

887

1047 916 (1193) 1303 1047

813

5 aditivo

873

973 891 (749) 841 973

827

Conforme a bibliografia [34] nota-se que o ensaio de compressatildeo diametral pode apresentar

coeficientes de variaccedilatildeo consideraacuteveis entre os corpos de prova da mesma amostra como observado

em estudos de tubos de concreto reforccedilados com armaduras e fibras metaacutelicas

Em siacutentese tubos de concreto com o aditivo apresentaram maiores resistecircncias agraves cargas de

fissura e de ruptura no ensaio de compressatildeo diametral em relaccedilatildeo aos tubos sem aditivo Tal fato eacute

observado principalmente nos resultados de carga de fissura e na respectiva regiatildeo do graacutefico pois

esses valores estatildeo relacionados ao desempenho do concreto sem influecircncia da armadura

Assim como observado nos concretos produzidos em laboratoacuterio o aditivo baseado em oacutexido

de caacutelcio supercalcinado gerou aumento de resistecircncia nos tubos de concreto Tal fato contribui para

preencher os poros da matriz cimentiacutecia e promove o aumento da velocidade de formaccedilatildeo e

precipitaccedilatildeo de C-S-H na matriz Com isso eacute possiacutevel concluir que o emprego do aditivo promove

aumento de resistecircncia do concreto

752 Absorccedilatildeo apoacutes imersatildeo e fervura e iacutendice de vazios

Os resultados obtidos a partir dos ensaios de absorccedilatildeo de aacutegua e iacutendice de vazios por imersatildeo

e fervura para corpos de provas preparados a partir de testemunhos extraiacutedos de tubos de concreto

estatildeo apresentados na Figura 27 Concretos produzidos com 3 de aditivo apresentaram valores

menores de absorccedilatildeo de aacutegua e iacutendice de vazios de 068 e 076 respectivamente em relaccedilatildeo agrave

amostra sem aditivo O emprego de 5 do aditivo em tubos resultou na diminuiccedilatildeo da absorccedilatildeo de

aacutegua e iacutendice de vazios de 818 e 718 respectivamente

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 55

Figura 27 - Resultados meacutedios de absorccedilatildeo de aacutegua e iacutendice de vazios por imersatildeo e fervura de amostras de tubos de

concreto sem aditivo com 3 de aditivo e 5 de aditivo

Nota-se que as amostras extraiacutedas dos tubos com aditivo apresentaram menor absorccedilatildeo de

aacutegua e iacutendice de vazios em relaccedilatildeo a amostra sem aditivo Tambeacutem a diminuiccedilatildeo da absorccedilatildeo de

aacutegua e iacutendice de vazios gerada pelo uso do aditivo foi observada nos concretos produzidos em

laboratoacuterio uma vez que a aplicaccedilatildeo do aditivo promove o preenchimento dos poros de matrizes

cimentiacutecios Assim os resultados do ensaio estatildeo conforme o observado nos resultados de

calorimetria isoteacutermica e os ensaios realizados nos concretos produzidos em laboratoacuterio

Todavia estes resultados natildeo apresentaram diferenccedila expressiva o que dificulta a anaacutelise da

influecircncia do aditivo nesta propriedade Todas as amostras estatildeo conforme o limite de absorccedilatildeo de

8 determinado pela ABNT NBR 8890 [9]

76 Conclusotildees do capiacutetulo

Neste capiacutetulo foram avaliados os tubos de concreto produzidos com a amostra sem aditivo

e as amostras com 3 e 5 de aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado O estudo analisou

trecircs resultados do ensaio de compressatildeo diametral por amostra A partir dessas amostras foram

extraiacutedos corpos de prova para realizar o ensaio de absorccedilatildeo apoacutes imersatildeo e fervura e iacutendice de vazios

Os resultados obtidos no ensaio de compressatildeo diametral apresentaram comportamento similar ao

longo de todo deslocamento para cada amostra

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 56

A partir dos resultados graacuteficos do ensaio de compressatildeo diametral observa-se que apoacutes a

carga de pico as amostras sem aditivo apresentaram reduccedilatildeo na capacidade de resistecircncia ateacute o

deslocamento aproximadamente de 75 mm Por outro lado as amostras com 3 e 5 de aditivo

apresentaram reduccedilatildeo na capacidade de resistecircncia ateacute o deslocamento aproximadamente de 100

mm Assim nota-se que as amostras com aditivo apresentaram carga de pico para um deslocamento

maior em relaccedilatildeo agrave amostra sem aditivo

Aleacutem disso nos resultados graacuteficos do ensaio nota-se na regiatildeo de deslocamento entre 50 e

100 mm que a carga de pico foi significativamente maior para as amostras com aditivo com 3 e 5

de aditivo em relaccedilatildeo agrave amostra referecircncia Esta regiatildeo do graacutefico refere-se ao comportamento de

poacutes-fissuraccedilatildeo do concreto o que mostra a influecircncia do aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio

supercalcinado no comportamento de tubos de concreto [4]

A partir dos valores obtidos no ensaio de compressatildeo diametral nota-se que as amostras com

3 e 5 de aditivo apresentaram valores maacuteximos de cargas de fissura maiores respectivamente em

relaccedilatildeo ao concreto sem aditivo de 293 e 260 Ademais as amostras com o aditivo possuem

valores superiores de cargas de fissura conforme determina a ABNT NBR 8890 [9] para tubos PA2

Em relaccedilatildeo aos resultados obtidos a partir dos ensaios de absorccedilatildeo de aacutegua e iacutendice de vazios por

imersatildeo e fervura nota-se que as amostras com aditivo apresentaram valores menores em relaccedilatildeo agrave

amostra sem aditivo Contudo os resultados obtidos no ensaio natildeo apresentaram diferenccedila relevante

entre as amostras o que impede a anaacutelise da influecircncia do aditivo nas propriedades fiacutesicas de tubos

de concreto

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 57

8 Procedimento de fabricaccedilatildeo cura e utilizaccedilatildeo de tubos de concreto com

oacutexido de caacutelcio supercalcinado

Para a produccedilatildeo de tubos de concreto eacute fundamental selecionar materiais adequados

conforme ensaios de laboratoacuterio para a caracterizaccedilatildeo dos materiais e normas teacutecnicas pertinentes

Dessa forma com o desenvolvimento da tecnologia dos materiais aleacutem da aplicaccedilatildeo de materiais

convencionais para a produccedilatildeo de concreto satildeo aplicados adiccedilotildees e aditivos

A norma ABNT NBR 11768-1 [17] determina a anaacutelise de requisitos gerais para aditivos

usuais no Brasil Desse modo a norma relaciona a propriedade do aditivo com os respectivos meacutetodos

de ensaio e requisitos Em relaccedilatildeo ao aditivo composto por oacutexido de caacutelcio supercalcinado eacute

pertinente analisar as propriedades de homogeneidade do material e a uniformidade de sua cor Ainda

os requisitos especiacuteficos para aditivos compensadores de retraccedilatildeo satildeo determinados na ABNT NBR

11768-1 [17] conforme a caracterizaccedilatildeo de aditivos com aspecto de poacute

Eacute fundamental compor a amostragem de aditivos em poacute Para aditivos comercializados em

recipientes como tambores e contecircineres eacute necessaacuterio destacar nestes as respectivas identificaccedilotildees e

informaccedilotildees do aditivo Por outro lado para aditivos comercializados a granel eacute fundamental a

transmissatildeo das identificaccedilotildees e informaccedilotildees no momento do despacho

Aleacutem disso a norma ABNT NBR 8890 [9] determina que aditivos para concreto de tubos

devem ser armazenados em locais apropriados Assim estes locais devem proteger os aditivos de

intempeacuteries umidade e calor e eacute necessaacuterio respeitar o prazo de validade desses materiais

Apoacutes a seleccedilatildeo dos materiais eacute necessaacuterio realizar a dosagem do concreto Para tal satildeo

determinadas as proporccedilotildees de materiais mais adequadas Neste estudo a dosagem de concreto

aplicada foi a usual da faacutebrica para produccedilatildeo de tubos PA2 Vale ressaltar que o aditivo eacute adicionado

ou seja natildeo eacute necessaacuteria a substituiccedilatildeo parcial sobre a massa de cimento ou agregado miuacutedo o que

facilita a dosagem de concreto

Propotildeem-se que o estudo de dosagem contemple a umidade oacutetima do concreto com o aditivo

Desse modo a partir da umidade oacutetima eacute possiacutevel obter a quantidade de aacutegua adequada para a

consistecircncia ideal do concreto o que permite melhor desempenho do tubo No estudo realizado a

quantidade de aacutegua foi a mesma para todas as amostras com o objetivo de comparar as amostras a

partir da uacutenica variaacutevel de uso do aditivo

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 58

Para a produccedilatildeo de tubos de concreto armado eacute necessaacuteria a montagem preacutevia do reforccedilo de

accedilo o que usualmente eacute produzido na proacutepria faacutebrica de tubos como mostra a Figura 28a Apoacutes a

produccedilatildeo do reforccedilo de accedilo eacute necessaacuterio posicionaacute-lo no interior do molde o que possibilita o

transporte do conjunto para o interior da maacutequina de vibraccedilatildeo conforme a Figura 28b Deve-se

posicionar a armadura para que o seu cobrimento miacutenimo no tubo seja respeitado

(a) (b)

Figura 28 - Etapas preacutevias para a produccedilatildeo de tubos de concreto (a) montagem do reforccedilo de accedilo (b) fixaccedilatildeo do

reforccedilo de accedilo no molde

No estudo em questatildeo foi realizada a produccedilatildeo de tubos de concreto PA2 com o aditivo

baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado Para tal o processo de produccedilatildeo do concreto foi realizado

a partir da mistura automaacutetica dos materiais no misturador conforme o padratildeo da faacutebrica Durante a

mistura do concreto o aditivo anteriormente pesado de forma manual foi colocado no misturador por

um operador como mostra a Figura 29

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 59

Figura 29 - Lanccedilamento manual do aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado no misturador para a produccedilatildeo de tubos de

concreto

Contudo para uma operaccedilatildeo em larga escala este meacutetodo de produccedilatildeo pode causar erros e

atrasar o processo de produccedilatildeo principalmente devido ao trabalho manual Dessa forma propotildee-se

que o aditivo seja armazenado e dosado de acordo com o procedimento usual do cimento aplicado na

fabricaccedilatildeo de tubos de concreto uma vez que ambos os materiais possuem aspecto de poacute

Eacute proposto na literatura que o cimento utilizado na produccedilatildeo de tubos de concreto deve ser

armazenado em silos metaacutelicos a granel o que facilita a dosagem por massa Ainda recomenda-se

realizar a dosagem gravitacional bem como posicionar o dosador gravitacional sobre o misturador

a fim de garantir a descarga integral dos materiais conforme a Figura 30 [29]

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 60

Figura 30 - Silo de cimento gravitacional posicionado sobre o misturador para a fabricaccedilatildeo de tubos de concreto

No caso da impossibilidade de utilizar o misturador por gravidade eacute recomendado aplicar

transportadores helicoidais Sobretudo para plantas nas quais o silo de cimento estaacute posicionado em

niacutevel diferente do misturador [29]

Em seguida a mistura do concreto este eacute lanccedilado diretamente no molde previamente acoplado

na maacutequina de vibraccedilatildeo O modo de lanccedilamento depende do layout especiacutefico da faacutebrica como eacute

funccedilatildeo do nuacutemero de moldes que recebem o concreto e tipo de misturador Este transporte entre a

unidade dosadora e o local do sistema produtivo pode ser realizado por vagonetas skip ou esteiras

transportadoras A partir da fabricaccedilatildeo de tubos de concreto com aditivo observou-se que o transporte

deste concreto ateacute o molde deve ser realizado conforme o procedimento usual da faacutebrica a partir do

uso de esteiras rolantes como mostra a Figura 31

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 61

Figura 31 - Transporte do concreto do misturador para o molde na maacutequina de vibro-compressatildeo a partir do uso de

esteiras rolantes

Posteriormente a moldagem do tubo estes devem ser retirados da maacutequina e posicionados na

aacuterea destinada para a cura na posiccedilatildeo vertical como determina a ABNT NBR 8890 [9] Apoacutes a cura

os tubos devem ser transportados para a aacuterea de estocagem Este processo natildeo difere para os tubos

produzidos com o aditivo

A cura por proteccedilatildeo superficial eacute a cura inicial usualmente aplicada para tubos de concreto

A partir da produccedilatildeo de tubos de concreto com o aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado

produzidos neste estudo observou-se que o procedimento convencional de cura pode ser aplicado

para tubos com aditivo conforme a Figura 32 Assim o procedimento convencional de acabamento

das superfiacutecies internas e externas pode ser aplicado para os tubos produzidos com aditivo

Figura 32 - Processo de cura de tubos de concreto com cobertura de lona plaacutestica apoacutes o acabamento

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 62

81 Conclusotildees do capiacutetulo

Neste capiacutetulo foi analisado o procedimento de fabricaccedilatildeo cura e utilizaccedilatildeo de tubos de

concreto com oacutexido de caacutelcio supercalcinado a partir de estudos e normas teacutecnicas pertinentes assim

como as observaccedilotildees realizadas durante a produccedilatildeo de tubos de concreto com o aditivo na faacutebrica

As normas ABNT NBR 11768-1 [17] e ABNT NBR 8890 [9] especificam diretrizes para a

anaacutelise amostragem e armazenamento de aditivos com aspecto de poacute Esses requisitos devem ser

aplicados para o uso do aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado para a produccedilatildeo de tubos de

concreto

A dosagem de concreto utilizada no estudo foi a usual da faacutebrica para produccedilatildeo de tubos PA2

para o concreto sem o aditivo Para amostras com 3 e 5 de aditivo de oacutexido de caacutelcio

supercalcinado a dosagem de concreto natildeo sofreu alteraccedilotildees da quantidade de aacutegua ou substituiccedilatildeo

parcial de outros materiais

Do mesmo modo o reforccedilo de accedilo foi o habitual da faacutebrica para produccedilatildeo de tubos PA2 para

as amostras sem aditivo e com o aditivo Com o conjunto do reforccedilo de accedilo posicionado no molde no

interior da maacutequina de vibraccedilatildeo foi possiacutevel iniciar a mistura do concreto A produccedilatildeo das amostras

com o aditivo difere em relaccedilatildeo a inclusatildeo do aditivo de maneira manual Para tal o aditivo foi pesado

em balanccedila e colocado no misturador por um operador

Incluir uma etapa manual no processo de produccedilatildeo de tubos pode ser inviaacutevel para uma

operaccedilatildeo em larga escala Assim propotildee-se que o aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado seja

armazenado e dosado conforme o procedimento atual da faacutebrica aplicado para o cimento Os demais

processos de produccedilatildeo dos tubos cura e armazenamentos natildeo apresentaram diferenccedilas para os tubos

com o aditivo

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 63

9 Conclusotildees

A massa especiacutefica do aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado estaacute de acordo com estudos

anteriores [6] e conforme os paracircmetros da ABNT NBR 11768-1 [17] O aditivo apresentou

composiccedilatildeo mineraloacutegica conforme as diretrizes da ABNT NBR 11768-1 [17]

A inclusatildeo do aditivo em pasta cimentiacutecia acelera a cineacutetica de reaccedilotildees de hidrataccedilatildeo do

cimento uma vez que o aditivo eacute capaz de gerar aumento da concentraccedilatildeo do iacuteon Ca2+ que acelera o

periacuteodo de induccedilatildeo

O aditivo natildeo alterou de forma expressiva a composiccedilatildeo mineraloacutegica de pastas cimentiacutecias

Contudo observou-se maior presenccedila de hidroacutexido de caacutelcio e C-S-H nas amostras com o aditivo A

amostra com 5 de aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado foi caracterizada conforme a

determinaccedilatildeo da ABNT NBR 11768-1 [17] para aditivos compensadores de retraccedilatildeo tipo G

Concretos produzidos em laboratoacuterio com o aditivo apresentaram aumento de resistecircncia agrave

compressatildeo conforme o observou-se o aumento da velocidade de formaccedilatildeo e precipitaccedilatildeo de C-S-H

na matriz Todavia a anaacutelise das propriedades fiacutesicas de concretos natildeo apresentaram diferenccedilas

expressivas

O uso do aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado influenciou as propriedades

mecacircnicas de tubos de concreto principalmente em relaccedilatildeo agrave poacutes-fissuraccedilatildeo As amostras de tubo

com o aditivo apresentaram incremento de resistecircncia sobretudo em relaccedilatildeo agrave carga de fissura A

anaacutelise fiacutesica de tubos apresentou resultados similares

As observaccedilotildees durante o processo de fabricaccedilatildeo de tubos de concreto com o aditivo de oacutexido

de caacutelcio supercalcinado mostraram que o uso do aditivo alterou a etapa de mistura do concreto Deste

modo com base na literatura propotildee-se a adequaccedilatildeo da faacutebrica para armazenar e dosar o aditivo em

poacute conforme a praacutetica usual da induacutestria para o cimento Esta adequaccedilatildeo eacute capaz de tornar o processo

eficiente em larga escala e com poucas alteraccedilotildees na planta e no processo da faacutebrica

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 64

91 Aplicabilidade da pesquisa e sugestotildees para pesquisas futuras

Os resultados obtidos nesse projeto de pesquisa natildeo podem ser extrapolados para toda e

qualquer aplicaccedilatildeo de aditivos baseados em oacutexido de caacutelcio supercalcinado e nem para qualquer

dosagem e reforccedilo de tubo de concreto Desse modo estudos direcionados devem ser realizados para

garantir a aplicaccedilatildeo dos resultados em situaccedilotildees especiacuteficas

Para a realizaccedilatildeo de estudos futuros que relacionam a aplicaccedilatildeo do aditivo baseado em oacutexido

de caacutelcio supercalcinado com concretos de consistecircncia seca os seguintes temas satildeo sugeridos

bull Comparaccedilatildeo desses resultados com os obtidos por meio da produccedilatildeo de tubos de concreto de

pequeno diacircmetro sem o reforccedilo de armadura

bull Produccedilatildeo de elementos de concreto com consistecircncia seca a fim de avaliar o efeito do aditivo

baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado na variaccedilatildeo dimensional como o procedimento da

norma ASTM C 1581 [62]

bull Comparaccedilatildeo da durabilidade de tubos de concreto produzidos com e sem o aditivo baseado em

oacutexido de caacutelcio supercalcinado

Comparaccedilatildeo desses resultados com os obtidos por meio da produccedilatildeo de tubos de concreto

com estudo em laboratoacuterio do teor oacutetimo de aacutegua para os concretos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 65

10 Publicaccedilotildees

O projeto em questatildeo resultou em uma publicaccedilatildeo de artigo em congresso nacional e um

depoacutesito de pedido de patente respectivamente conforme as referecircncias

OLIVEIRA C U POLIZEL M M SILVA C O QUARCIONI V A SALVADOR R

P Aplicaccedilatildeo de aditivos compensadores de retraccedilatildeo em concretos de consistecircncia seca 62deg

Congresso Brasileiro do Concreto Evento virtual IBRACON 2020

OLIVEIRA C U SILVA C O V A SALVADOR R P VANETTI R GIMENEZ A

B Produccedilatildeo de tubos de concreto com a adiccedilatildeo de aditivo compensador de retraccedilatildeo composto por

oacutexido de caacutelcio supercalcinado BR n 20 2020 019004 6 Depositantes SALVADOR R P

CHIMICA EDILE DO BRASIL LTDA e FERMIX INDUacuteSTRIA E COMEacuteRCIO LTDA Depoacutesito

23 set 2020

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 66

11 Referecircncias

[1] ASSOCIACcedilAtildeO BRASILEIRA DE NORMAS TEacuteCNICAS ABNT NBR 8890 Tubo de

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[2] SISTEMA NACIONAL DE INFORMACcedilOtildeES SOBRE SANEAMENTO 24o Diagnoacutestico

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[3] R C Escariz Anaacutelise comparativa de desempenho mecacircnico de tubos de concreto

reforccedilados com macrofibras polimeacutericas e fibras de accedilo Dissertaccedilatildeo (Mestrado em

Engenharia de Construccedilatildeo Civil e Urbana) - Escola Politeacutecnica Universidade de Satildeo Paulo

Satildeo Paulo 2011 httpsdoiorg1011606D32011tde-09042012-122504

[4] R Monte Caracterizaccedilatildeo e controle do comportamento mecacircnico do concreto reforccedilado

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Escola Politeacutecnica Universidade de Satildeo Paulo Satildeo Paulo 2015

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[5] P C Aiumltcin RJ Flatt Science and Technology of Concrete Admixtures 1st ed Woodhead

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[6] C F Rubio Desarrollo de materiales con retraccioacuten compensada a partir del oacutexido de

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[8] R Bannoki Manual Teacutecnico de Drenagem e Esgoto Sanitaacuterio 1ordm Ediccedilatildeo Associaccedilatildeo

Brasileira dos Fabricantes de Tubos de Concreto Satildeo Paulo 2008

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[9] ASSOCIACcedilAtildeO BRASILEIRA DE NORMAS TEacuteCNICAS ABNT NBR 8890 Tubo de

concreto de seccedilatildeo circular para aacuteguas pluviais e esgotos sanitaacuterios - Requisitos e meacutetodos de

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[10] P Helene T Andrade Materiais de construccedilatildeo e princiacutepios de ciecircncia e engenharia de

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[11] K Mehta P Monteiro Concreto estrutura propriedades e materiais 3a Ediccedilatildeo Instituto

Brasileiro do Concreto (IBRACON) Satildeo Paulo 2008

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 67

[12] A M Neville Propriedades do Concreto 5ordm Ediccedilatildeo Bookman Satildeo Paulo 2016

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[18] ASSOCIACcedilAtildeO BRASILEIRA DE NORMAS TEacuteCNICAS ABNT NBR 16834 Concreto -

Determinaccedilatildeo da variaccedilatildeo dimensional (retraccedilatildeo ou expansatildeo linear) Rio de Janeiro ABNT

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[20] AMERICAN SOCIETY FOR TESTING MATERIALS ASTM C878 Standard test method

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido

de caacutelcio supercalcinado

AGRADECIMENTOS

Profissionais familiares e amigos tornaram concreto este projeto de pesquisa Na

impossibilidade de listar todos os envolvidos registro alguns agradecimentos pontuais

Aos meus orientadores Prof Me Claacuteudio Oliveira Silva e Prof Dr Renan Piacutecolo Salvador

pelo incentivo confianccedila dedicaccedilatildeo direcionamento e por todo conhecimento compartilhado A eles

minha sincera gratidatildeo

Agrave toda famiacutelia Universidade Satildeo Judas Tadeu que tornaram minha formaccedilatildeo humana e

acadecircmica possiacutevel bem como este estudo Aos professores das disciplinas de mestrado que cursei

os inesqueciacuteveis e excelentes profissionais mestres e doutores sobretudo educadores Aos

colaboradores e teacutecnicos da Universidade Satildeo Judas Tadeu pela competecircncia e auxiacutelio em todas as

etapas deste trabalho em especial aos colaboradores do laboratoacuterio Igor Cleyton e Fernando Ainda

agradeccedilo ao apoio e dedicaccedilatildeo da Eng Caroline Cardoso

Em especial agradeccedilo aos alunos de iniciaccedilatildeo cientiacutefica Matheus Polizel e Mariana Silva

Espero ter contribuiacutedo com o futuro de vocecircs que com certeza seraacute brilhante Obrigada pelo apoio e

dedicaccedilatildeo para superarmos todos os contratempos atuais

Agrave empresa Chimica Edile do Brasil com destaque ao CEO Riccardo Vannetti por apoiar de

forma completa este projeto de pesquisa por meio do fornecimento de aditivos aporte financeiro e

compartilhamento de todo conhecimento teacutecnico Tambeacutem por acreditar na importacircncia e potencial

da pesquisa cientiacutefica no Brasil

Agrave toda equipe da empresa Fermix Tubos em especial aos Engenheiros Aliacuterio Gimenez e Joseacute

Carlos por todo apoio ao projeto com dedicaccedilatildeo e prontidatildeo na doaccedilatildeo de materiais realizaccedilatildeo da

produccedilatildeo de tubos de concreto ensaios de compressatildeo diametral e todo suporte teacutecnico

Ao Instituto Acircnima Educaccedilatildeo que busca fomentar a educaccedilatildeo e pesquisa cientiacutefica no Brasil

pela parceria nesta pesquisa Em destaque para Paloma Gomes Rodrigues e Marlon Leal Marcelino

por todo suporte com prontidatildeo e competecircncia

Agraves instituiccedilotildees e universidades que tornaram o programa experimental possiacutevel e satildeo o

alicerce da pesquisa cientiacutefica do paiacutes Ao Instituto de Pesquisas Tecnoloacutegicas (IPT) em especial

Anderson Lopes de Andrade Sergio Soares de Lima e Valdecir Angelo Quarcioni por toda a

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido

de caacutelcio supercalcinado

dedicaccedilatildeo e atenccedilatildeo Aos profissionais competentes da Universidade de Satildeo Paulo (USP) por todo

suporte teacutecnico e auxiacutelio

Aos profissionais da Associaccedilatildeo Brasileira de Cimento Portland (ABCP) por todo o apoio e

suporte incondicional em especial ao time do laboratoacuterio de concreto meus eternos amigos Antocircnio

Eng Ariel Eng Dayvid Felipe Custodio Felipe Diniz Joseacute Ciacutecero Marcelo e Rubens Montanari

Aos profissionais Arnaldo Battagin e Me Claacuteudio Oliveira Silva por todo apoio agrave esta pesquisa e

tantas outras que promovem avanccedilos significativos para a aacuterea de cimentiacutecios e para a sociedade

brasileira

Um agradecimento especial para os amigos que acreditaram no meu potencial e tornaram este

projeto possiacutevel assim como satildeo motivo de felicidade constante em minha vida Ma Viviam

Aparecida Vaz Pedrozo Cardoso e Joseacute Ciacutecero Ferreira da Silva

A Deus por ter me proporcionado sauacutede paz inteligecircncia e pessoas maravilhosas que

tornaram esta etapa da minha vida possiacutevel

Enfim agrave minha famiacutelia e base meus pais Antocircnio Joseacute Xavier de Oliveira e Lucimara Cristina

Umbinger de Oliveira pelo amor incondicional e por todo sacrifiacutecio Aos meus irmatildeos e cunhadas

Emerson Rafael Talita e Tamires por todo apoio e carinho Agraves minhas tias Juraci (in memoriam)

Silvana e Marcia por todo amor Ao meu namorado Bruno por todo amor incondicional e dedicaccedilatildeo

Agrave minha prima Bruna por ser minha melhor amiga e sempre me incentivar Aos meus avoacutes maternos

e paternos (in memoriam) pelo apoio Agrave minha amada sobrinha Melissa que cultive o amor pelo

aprendizado e a curiosidade para sempre realizar novas descobertas

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido

de caacutelcio supercalcinado

RESUMO

Tubos de concreto satildeo amplamente utilizados em redes de aacuteguas pluviais e esgoto sanitaacuterio no Brasil

Esses elementos necessitam cumprir os criteacuterios de resistecircncia mecacircnica e estanqueidade conforme

determina a ABNT NBR 88902020 Aditivos compensadores de retraccedilatildeo satildeo difundidos na induacutestria

de pavimentos de concreto no paiacutes Esses aditivos baseados em oacutexido de caacutelcio supercalcinado

apresentam expansatildeo volumeacutetrica podendo ser empregados em concreto para compensar sua

retraccedilatildeo Aleacutem disso os produtos gerados pelo aditivo podem preencher os poros do concreto e

diminuir sua permeabilidade bem como aumentar sua resistecircncia mecacircnica Nesse contexto o

objetivo desta pesquisa eacute empregar o aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado na fabricaccedilatildeo

de tubos de concreto para proporcionar maior estabilidade volumeacutetrica estanqueidade e resistecircncia

mecacircnica A composiccedilatildeo quiacutemica e mineraloacutegica do aditivo foi caracterizada e a influecircncia do aditivo

na cineacutetica e nos mecanismos de hidrataccedilatildeo do cimento foi avaliada As propriedades fiacutesicas e

mecacircnicas de argamassas concretos e tubos de concreto foram analisadas Os resultados obtidos

mostram que o aditivo acelera a hidrataccedilatildeo do cimento contribuindo para aumentar o grau de

hidrataccedilatildeo de pastas em curta idade Tal fato contribui para o aumento de resistecircncia mecacircnica de

concretos produzidos em laboratoacuterio e de tubos Para finalizar foi elaborado um procedimento de

fabricaccedilatildeo cura e utilizaccedilatildeo de tubos de concreto produzidos com o aditivo

Palavras-chave Tubos de concreto oacutexido de caacutelcio supercalcinado aditivo compensador de

retraccedilatildeo propriedades mecacircnicas

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido

de caacutelcio supercalcinado

ABSTRACT

Concrete pipes are widely used in rainwater and sanitary sewage networks in Brazil These elements

need to meet mechanical strength and tightness criteria as determined by ABNT NBR 88902020

Shrinkage compensating admixtures are widespread in the concrete paving industry in the country

These admixtures based on supercalcined calcium oxide present volumetric expansion that

compensates concrete shrinkage In addition the products generated by the admixture may fill the

pores of the concrete and decrease its permeability as well as increase its mechanical strength In this

context the objective of this research is to use the admixtures based on supercalcined calcium oxide

to manufacture concrete pipes to provide greater volumetric stability tightness and mechanical

strength The chemical and mineralogical composition of the admixture were characterized and the

in influence of the admixture on the kinetics and mechanisms of hydration were analyzed In addition

the physical and mechanical properties of mortars concretes and concrete pipes produced with the

admixture were evaluated Results showed that the admixture accelerates cement hydration

contributing to increase the degree of hydration of pastes This fact contributes to the increase in the

mechanical strength of concrete specimens and pipes Finally a procedure to manufacture cure and

use concrete pipes with the admixtures was elaborated

Keywords concrete pipe supercalcined calcium oxide shrinkage compensating admixture

mechanical properties

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido

de caacutelcio supercalcinado

LISTA DE FIGURAS

Figura 1 - Esquema do programa experimental conduzido 4

Figura 2 - Fases de hidrataccedilatildeo do cimento Portland como visto em um calorimeacutetrico isoteacutermico 7

Figura 3 - Variaccedilotildees dimensionais de um concreto convencional e um concreto de retraccedilatildeo

compensada 11

Figura 4 - Comparaccedilatildeo de curvas de resistecircncia agrave compressatildeo ao longo do tempo de um concreto sem

aditivos (Referecircncia) concreto com aditivo de oacutexido de caacutelcio (CaO) e concreto com aditivos de

oacutexido de caacutelcio e redutor de retraccedilatildeo (CaO+SRA) 12

Figura 5 - Produccedilatildeo de tubos de concreto com equipamento de compressatildeo radial 15

Figura 6 - Semicorte longitudinal tiacutepico de tubos com encaixe (a) macho e fecircmea e (b) ponta e bolsa

16

Figura 7 - Meacutetodos de ensaio de tubos ensaios de (a) trecircs cutelos (b) dois cutelos (c) colchatildeo de

areia e (d) Minnesota 17

Figura 8 - Esquema do ensaio de compressatildeo diametral para tubo de encaixe ponta e bolsa visto que

L eacute o comprimento uacutetil do tubo 17

Figura 9 - Curvas de distribuiccedilatildeo do tamanho de partiacutecula do cimento CP V ARI RS e aditivo 22

Figura 10 - Curvas de fluxo de calor de pastas de 0 a 1 h para amostras de pastas cimentiacutecias e a pasta

com 100 aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado 27

Figura 11 - Curvas de fluxo de calor de pastas de 0 a 24 h para amostras de pastas cimentiacutecias e a

pasta 100 aditivo 28

Figura 12 - Imagens obtidas por MEV de pastas cimentiacutecias para as amostras (a) sem aditivo (b) com

3 de aditivo e (c) 5 de aditivo 31

Figura 13 - Imagens obtidas por MEV de pastas cimentiacutecias para as amostras (a) sem aditivo (b) com

3 de aditivo e (c) 5 de aditivo 32

Figura 14 - Aparato para determinaccedilatildeo para o ensaio de variaccedilatildeo dimensional A seta azul indica a

posiccedilatildeo do corpo de prova durante o ensaio 35

Figura 15 - Resultados de variaccedilatildeo dimensional por idade de argamassas para amostras sem aditivo

com 3 de aditivo e 5 de aditivo 36

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido

de caacutelcio supercalcinado

Figura 16 - Produccedilatildeo dos corpos de prova de concreto (a) mistura dos materiais na betoneira (b)

preenchimento do molde com 1 camada de concreto (c) aplicaccedilatildeo de energia com o soquete para

compactaccedilatildeo do concreto 39

Figura 17 - Resultados meacutedios de absorccedilatildeo de aacutegua e iacutendice de vazios por imersatildeo e fervura obtidos

de amostras sem aditivo com 3 de aditivo e 5 de aditivo 42

Figura 18 - Principais dimensotildees (em mm) de tubos de concreto PA2 produzidos 45

Figura 19 - Montagem do conjunto molde e armadura para fabricaccedilatildeo de tubos de concreto (a)

fixaccedilatildeo da armadura no molde (b) transporte do conjunto para a maacutequina de vibro-compressatildeo 46

Figura 20 - Lanccedilamento do cimento no misturador para a produccedilatildeo do concreto para tubos 46

Figura 21 - Processo de produccedilatildeo do concreto para tubos (a) transporte de agregados na esteira (b)

lanccedilamento direto do aditivo no misturador 47

Figura 22 - Processo de moldagem do tubo de concreto (a) lanccedilamento do concreto no molde

metaacutelico (b) e (c) retirada do molde do tubo 48

Figura 23 - Produccedilatildeo de tubos de concreto (a) acabamento final com auxiacutelio de desempenadeira e

(b) cobertura do tubo com lona plaacutestica apoacutes o acabamento 49

Figura 24 - Ensaio de compressatildeo diametral para tubo de concreto (a) tubo posicionado na maacutequina

de ensaio com painel de controle e (b) destaque para o apoio de trecircs cutelos 50

Figura 25 - Resultados de compressatildeo diametral de trecircs tubos de concreto (a) amostra sem aditivo

(b) amostra com 3 de aditivo e (c) amostra com 5 de aditivo 51

Figura 26 - Comparaccedilatildeo de resultados de compressatildeo diametral de trecircs tubos de concreto entre as

amostras sem aditivo com 3 de aditivo e 5 de aditivo 52

Figura 27 - Resultados meacutedios de absorccedilatildeo de aacutegua e iacutendice de vazios por imersatildeo e fervura de

amostras de tubos de concreto sem aditivo com 3 de aditivo e 5 de aditivo 55

Figura 28 - Etapas preacutevias para a produccedilatildeo de tubos de concreto (a) montagem do reforccedilo de accedilo

(b) fixaccedilatildeo do reforccedilo de accedilo no molde 58

Figura 29 - Lanccedilamento manual do aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado no misturador para a

produccedilatildeo de tubos de concreto 59

Figura 30 - Silo de cimento gravitacional posicionado sobre o misturador para a fabricaccedilatildeo de tubos

de concreto 60

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido

de caacutelcio supercalcinado

Figura 31 - Transporte do concreto do misturador para o molde na maacutequina de vibro-compressatildeo a

partir do uso de esteiras rolantes 61

Figura 32 - Processo de cura de tubos de concreto com cobertura de lona plaacutestica apoacutes o acabamento

61

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido

de caacutelcio supercalcinado

LISTA DE TABELAS

Tabela 1 - Niacuteveis de atendimento com aacutegua e esgotos dos municiacutepios com prestadores de serviccedilos

participantes do SNIS em 2018 conforme a macrorregiatildeo geograacutefica e Brasil 13

Tabela 2 - Materiais selecionados para a realizaccedilatildeo da campanha experimental 19

Tabela 3 - Modelos estruturais utilizados para o refinamento de Rietveld para o ensaio de DRX 20

Tabela 4 - Diacircmetros das partiacuteculas de cimento e aditivo obtidos por granulometria a laser 22

Tabela 5 - Composiccedilatildeo mineraloacutegica do cimento CP V ARI RS por DRX 23

Tabela 6 - Composiccedilatildeo mineraloacutegica do aditivo por DRX 23

Tabela 7 - Anaacutelise de agregados 24

Tabela 8 - Anaacutelise das curvas de fluxo calor obtidas para amostras de pastas cimentiacutecias e a pasta

com 100 aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado 28

Tabela 9 - Composiccedilatildeo mineraloacutegica de pastas de cimento obtidas por DRX para amostras de pastas

cimentiacutecias sem aditivo e pasta com 3 e 5 de aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado 29

Tabela 10 - Dosagem de materiais para produccedilatildeo de 1 m3 de argamassa 34

Tabela 11 - Dosagem de materiais para produccedilatildeo de 1 m3 de concreto para fabricaccedilatildeo de tubos 38

Tabela 12 - Resultados meacutedios de resistecircncia agrave compressatildeo nas diferentes idades 41

Tabela 13 - Resultados de carga de fissura a partir do ensaio de compressatildeo diametral 53

Tabela 14 - Resultados de carga de ruptura a partir do ensaio de compressatildeo diametral 54

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido

de caacutelcio supercalcinado

SUMAacuteRIO

1 Introduccedilatildeo 1

11 Justificativa 2

12 Objetivos 3

13 Programa experimental 4

14 Estrutura do trabalho 4

2 Revisatildeo bibliograacutefica 6

21 Concreto 6

211 Hidrataccedilatildeo do cimento 6

212 Variaccedilatildeo dimensional 8

213 Aditivos para concreto 9

22 Aditivos compensadores de retraccedilatildeo baseados em oacutexido de caacutelcio supercalcinado 9

221 Definiccedilatildeo 9

222 Composiccedilatildeo 10

223 Mecanismo de accedilatildeo e influecircncia na hidrataccedilatildeo do cimento 10

224 Influecircncia nas propriedades do concreto 11

23 Tubos de concreto 12

231 Definiccedilatildeo 12

232 Processo de produccedilatildeo 14

233 Caracterizaccedilatildeo e normatizaccedilatildeo 16

234 Limitaccedilotildees tecnoloacutegicas 18

3 Caracterizaccedilatildeo de materiais 19

31 Materiais 19

32 Meacutetodos de caracterizaccedilatildeo 19

321 Cimento e aditivo 19

322 Agregados 21

33 Resultados e discussatildeo 21

331 Cimento e aditivo 21

332 Agregados 23

34 Conclusotildees do capiacutetulo 24

4 Anaacutelise da influecircncia do aditivo na cineacutetica e nos mecanismos de hidrataccedilatildeo 25

41 Materiais 25

42 Dosagem e preparaccedilatildeo de pastas de cimento 25

43 Meacutetodos 26

431 Calorimetria isoteacutermica 26

432 DRX 26

433 MEV 27

________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido

de caacutelcio supercalcinado

44 Resultados e discussatildeo 27

441 Calorimetria isoteacutermica 27

442 DRX 29

443 MEV 30

45 Conclusotildees do capiacutetulo 33

5 Caracterizaccedilatildeo da estabilidade dimensional de argamassas 34

51 Composiccedilatildeo e preparo de argamassas 34

52 Meacutetodos 35

53 Resultados e discussatildeo 35

54 Conclusotildees do capiacutetulo 36

6 Produccedilatildeo de concreto em laboratoacuterio 38

61 Composiccedilatildeo e preparo de concretos 38

62 Meacutetodos de ensaio para avaliaccedilatildeo de concretos 40

621 Resistecircncia agrave compressatildeo 40

622 Absorccedilatildeo apoacutes imersatildeo e fervura e iacutendice de vazios 40

63 Resultados e discussatildeo 40

631 Resistecircncia agrave compressatildeo 40

632 Absorccedilatildeo apoacutes imersatildeo e fervura e iacutendice de vazios 42

64 Conclusotildees do capiacutetulo 42

7 Produccedilatildeo de tubos de concreto 44

71 Composiccedilatildeo de tubos de concreto 44

72 Descriccedilatildeo dos tubos 44

73 Processo de produccedilatildeo de tubos de concreto 45

74 Meacutetodos 49

741 Compressatildeo diametral 49

742 Absorccedilatildeo apoacutes imersatildeo e fervura e iacutendice de vazios 50

75 Resultados 50

751 Compressatildeo diametral 50

752 Absorccedilatildeo apoacutes imersatildeo e fervura e iacutendice de vazios 54

76 Conclusotildees do capiacutetulo 55

8 Procedimento de fabricaccedilatildeo cura e utilizaccedilatildeo de tubos de concreto com oacutexido de caacutelcio

supercalcinado 57

81 Conclusotildees do capiacutetulo 62

9 Conclusotildees 63

91 Aplicabilidade da pesquisa e sugestotildees para pesquisas futuras 64

10 Publicaccedilotildees 65

11 Referecircncias 66

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 1

1 Introduccedilatildeo

Elementos produzidos com concreto de consistecircncia seca satildeo amplamente utilizados no Brasil

como tubos de concreto Estes tubos tecircm vantagens competitivas para o uso em redes de aacuteguas

pluviais e de esgoto sanitaacuterio e podem ser produzidos com diacircmetros que variam entre 200 e 2000

mm e com espessuras miacutenimas de parede entre 45 e 180 mm [1] Tais caracteriacutesticas satildeo fundamentais

para que os tubos atendam as cargas miacutenimas isentas de dano em ensaios de compressatildeo e garantam

a estanqueidade do sistema

Eacute fato que o paiacutes necessita de imediato realizar a ampliaccedilatildeo dos sistemas de saneamento

baacutesico O relatoacuterio do Ministeacuterio das Cidades [2] indica baixos iacutendices de atendimento de saneamento

baacutesico no paiacutes Agrave vista do exposto eacute necessaacuterio investir no desenvolvimento tecnoloacutegico do sistema

de saneamento baacutesico do Brasil Para isso diversos estudos foram publicados com o intuito de

melhorar o desempenho de tubos de concreto a partir da reduccedilatildeo de limitaccedilotildees tecnoloacutegicas [34]

O uso de aditivos contribui para melhorar as propriedades do concreto no estado fresco e no

estado endurecido e estaacute difundido mundialmente [5] Assim eacute usual a aplicaccedilatildeo de aditivos em

concretos para atribuir vantagens teacutecnicas e econocircmicas Em relaccedilatildeo aos concretos de consistecircncia

plaacutestica aditivos satildeo utilizados para diversas finalidades como melhorar a trabalhabilidade do

concreto reduzir o consumo de cimento e aumentar a resistecircncia mecacircnica

Aditivos compensadores de retraccedilatildeo baseados em oacutexido de caacutelcio satildeo amplamente aplicados

na fabricaccedilatildeo de pisos industriais agrave niacutevel nacional e internacional [6] O uso desses aditivos atribui

vantagens para os pisos de concreto em relaccedilatildeo agrave melhoria da esteacutetica menor irregularidade dos

pisos aumento da vida uacutetil maior resistecircncia mecacircnica produccedilatildeo de maiores aacutereas de pisos sem o

uso de juntas de dilataccedilatildeo assim como menor frequecircncia de reparos

Aditivos baseados em oacutexido de caacutelcio supercalcinado apresentam expansatildeo volumeacutetrica de

cerca de 100 quando se hidratam o que compensa a retraccedilatildeo por secagem e a retraccedilatildeo autoacutegena da

matriz cimentiacutecia diminuindo possiacuteveis riscos de fissuraccedilatildeo relativos a esses fenocircmenos [6] Aleacutem

disso as fases formadas pela sua hidrataccedilatildeo podem preencher os poros da matriz diminuindo sua

porosidade e promovendo ganhos de resistecircncia [7] Esses fatos evidenciam o potencial de uso desses

aditivos para matrizes cimentiacutecias de aplicaccedilotildees diversas

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 2

Dessa forma o uso do aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado pode ser uma

alternativa viaacutevel para o aumento do desempenho de concretos aplicados em tubos Por outro lado

como o aditivo aumenta o teor de finos do concreto a determinaccedilatildeo do teor de umidade oacutetimo para

produccedilatildeo de tubos pode aumentar seu desempenho quando o aditivo eacute empregado Com isso pode

ser possiacutevel viabilizar o emprego deste tipo de aditivo neste processo industrial

Neste contexto esta pesquisa tem o objetivo de avaliar o uso do aditivo de oacutexido de caacutelcio

supercalcinado de nome comercial DRY D1 para a produccedilatildeo de concretos de consistecircncia seca

utilizados em tubos de concreto Os resultados do estudo podem ser aplicados para tubos utilizados

em redes de aacutegua pluviais e esgoto sanitaacuterio O trabalho foi desenvolvido com uma parceria entre a

Universidade Satildeo Judas Tadeu a Associaccedilatildeo Brasileira de Cimento Portland e as empresas Chimica

Edile do Brasil e Fermix Tubos

11 Justificativa

Sistemas compostos por tubos de concreto satildeo amplamente utilizados no Brasil com

vantagens competitivas para a aplicaccedilatildeo em redes de aacuteguas pluviais e de esgoto sanitaacuterio Apesar da

relevacircncia destes sistemas o Brasil possui um deacuteficit de saneamento baacutesico sendo esse maior em

relaccedilatildeo aos outros setores de infraestrutura [8] Desse modo eacute necessaacuterio investir no desenvolvimento

tecnoloacutegico de tubos de concreto

Agrave vista do exposto julgou-se pertinente o interesse de pesquisar de modo ineacutedito a utilizaccedilatildeo

de um aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado em concretos para a produccedilatildeo de tubos

Uma vez que estes aditivos satildeo amplamente utilizados na induacutestria de pavimentos industriais de

concreto e apresentam bons resultados em relaccedilatildeo agraves propriedades fiacutesicas e mecacircnicas de matrizes

cimentiacutecias

O emprego deste aditivo devido agrave sua propriedade expansiva pode promover tensotildees de

origem quiacutemica na matriz o que pode melhorar as propriedades fiacutesicas e mecacircnicas de tubos de

concreto Deste modo o aditivo composto por oacutexido de caacutelcio supercalcinado pode contribuir para o

aumento da resistecircncia mecacircnica de tubos de concreto sobretudo dos elementos reforccedilados com

armadura produzindo elementos que atendam aos requisitos mecacircnicos exigidos pela norma ABNT

NBR 8890 [9]

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 3

Mediante o exposto os resultados obtidos a partir do estudo satildeo de extrema importacircncia uma

vez que podem fornecer dados necessaacuterios para especificar concretos com desempenho superior para

a produccedilatildeo de tubos no paiacutes

O objeto de estudo apresenta interesses acadecircmicos e praacuteticos Em relaccedilatildeo ao propoacutesito

acadecircmico o projeto busca contribuir com a literatura atual em relaccedilatildeo agrave interaccedilatildeo de aditivos

baseados em oacutexido de caacutelcio supercalcinado com matrizes cimentiacutecias Ainda o projeto pode

incentivar uma seacuterie de paracircmetros a partir de trabalhos futuros que relacionam estes aditivos com

concretos de consistecircncia seca sobretudo para tubos de concreto

Do ponto de vista praacutetico compreender a influecircncia dos aditivos baseados em oacutexido de caacutelcio

supercalcinado nas propriedades de tubos de concreto pode levar agrave maior estabilidade volumeacutetrica

estanqueidade e resistecircncia mecacircnica destes elementos Aleacutem disso o objeto de estudo pode fornecer

referecircncias relevantes para a induacutestria de aditivos e de elementos cimentiacutecios como faacutebricas de tubos

de concreto Mediante o exposto um desenvolvimento na tecnologia de materiais cimentiacutecios e

aditivos baseados em oacutexido de caacutelcio supercalcinado pode ser obtido

12 Objetivos

O objetivo geral do trabalho eacute avaliar o uso de aditivo compensador de retraccedilatildeo baseado em

oacutexido de caacutelcio supercalcinado na fabricaccedilatildeo de tubos de concretos Para cumprir o objetivo geral

foram definidos os 5 objetivos especiacuteficos descritos a seguir

I Avaliar a influecircncia do aditivo composto por oacutexido de caacutelcio na cineacutetica nos mecanismos de

hidrataccedilatildeo e na microestrutura de misturas cimentiacutecias

II Analisar como o aditivo influecircncia as propriedades fiacutesicas e mecacircnicas de concretos produzidos

em laboratoacuterio

III Analisar a estabilidade dimensional de argamassas produzidas com o aditivo

IV Caracterizar as propriedades fiacutesicas e mecacircnicas de tubos de concreto fabricados com aditivo

baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado

Elaborar um procedimento praacutetico para a utilizaccedilatildeo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado na

fabricaccedilatildeo de tubos de concreto

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 4

13 Programa experimental

As etapas do programa experimental conduzido estatildeo descritas conforme a Figura 1 A

primeira etapa do estudo focou na caracterizaccedilatildeo de materiais utilizados nesta pesquisa A segunda

etapa se concentrou na anaacutelise da influecircncia do aditivo composto por oacutexido de caacutelcio supercalcinado

na cineacutetica nos mecanismos de hidrataccedilatildeo e na microestrutura de misturas cimentiacutecias

Figura 1 - Esquema do programa experimental conduzido

A terceira etapa do estudo analisou a influecircncia do aditivo nas propriedades fiacutesicas e

mecacircnicas de concretos produzidos em laboratoacuterio A quarta etapa contemplou a anaacutelise da influecircncia

do aditivo nas propriedades fiacutesicas de argamassas produzidas em laboratoacuterio A quinta etapa consistiu

na anaacutelise da influecircncia do aditivo nas propriedades fiacutesicas e mecacircnicas de tubos de concreto

produzidos na induacutestria Por fim foi apresentado um procedimento para a fabricaccedilatildeo de tubos de

concreto contendo aditivos compostos por oacutexido de caacutelcio supercalcinado

14 Estrutura do trabalho

Esta dissertaccedilatildeo estaacute organizada em dez capiacutetulos com o propoacutesito de facilitar o entendimento

dos conceitos abordados Neste capiacutetulo foram apresentados de maneira sucinta o quadro atual da

aplicaccedilatildeo de aditivos baseados em oacutexido de caacutelcio supercalcinado e de tubos de concreto a

justificativa da pesquisa objetivos e estrutura do trabalho

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 5

No capiacutetulo 2 eacute apresentada a revisatildeo bibliograacutefica que abrange aditivos baseados em oacutexido

de caacutelcio supercalcinado e tubos de concreto Para tal satildeo expostos os aspectos relevantes dos temas

como o mecanismo de hidrataccedilatildeo do oacutexido de caacutelcio e o ensaio de compressatildeo diametral para tubos

No capiacutetulo 3 eacute apresentada a caracterizaccedilatildeo de materiais utilizados na pesquisa Este capiacutetulo

descreve os meacutetodos de ensaio e os respectivos resultados da anaacutelise de materiais

No capiacutetulo 4 eacute apresentada a influecircncia do aditivo composto por oacutexido de caacutelcio

supercalcinado na cineacutetica nos mecanismos de hidrataccedilatildeo e na microestrutura de misturas

cimentiacutecias Para tal satildeo apresentados os meacutetodos de ensaio e resultados baseado na comparaccedilatildeo

entre a pasta sem aditivo e pastas produzidas com aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado

No capiacutetulo 5 satildeo apresentadas as anaacutelises da influecircncia do aditivo nas propriedades fiacutesicas

de argamassas produzidas em laboratoacuterio Satildeo apresentados o meacutetodo de ensaio de variaccedilatildeo

dimensional e os respectivos resultados com foco na comparaccedilatildeo entre o desempenho da argamassa

sem aditivo e argamassas produzidas com aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado

No capiacutetulo 6 satildeo mostradas as anaacutelises da influecircncia do aditivo nas propriedades fiacutesicas e

mecacircnicas de concretos Para estes concretos produzidos em laboratoacuterio o foco foi a comparaccedilatildeo

entre o desempenho do concreto sem aditivo e concretos produzidos com aditivo baseado em oacutexido

de caacutelcio supercalcinado

No capiacutetulo 7 eacute exposta avaliaccedilatildeo da produccedilatildeo de tubos de concreto produzidos na faacutebrica da

empresa Fermix Tubos para avaliar a influecircncia do aditivo nas propriedades fiacutesicas e mecacircnicas

desses artefatos Nesse sentido satildeo comparados tubos de concreto sem aditivo e tubos de concreto

produzidos com aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado analisados a partir dos meacutetodos

de ensaios e resultados expostos

No capiacutetulo 8 eacute apresentado um procedimento de fabricaccedilatildeo cura e utilizaccedilatildeo de tubos de

concreto com oacutexido de caacutelcio supercalcinado Desse modo satildeo apresentados estudos e normas

teacutecnicas pertinentes ao tema bem como as observaccedilotildees constatadas durante a produccedilatildeo de tubos de

concreto com o aditivo na faacutebrica de tubos

No capiacutetulo 9 satildeo apresentadas de forma resumida as principais conclusotildees obtidas nos

capiacutetulos anteriores da dissertaccedilatildeo Aleacutem disso satildeo propostas recomendaccedilotildees para a realizaccedilatildeo de

estudos futuros pertinentes ao tema No capiacutetulo 10 satildeo apresentadas as produccedilotildees teacutecnicas e

cientiacuteficas decorrentes da pesquisa desenvolvida

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 6

2 Revisatildeo bibliograacutefica

Neste capiacutetulo eacute apresentada a revisatildeo bibliograacutefica dos temas abordados nesse projeto de

pesquisa Os temas gerais abordados satildeo concreto aditivos compensadores de retraccedilatildeo baseados em

oacutexido de caacutelcio supercalcinado e tubos de concreto

21 Concreto

O uso do concreto produzido com cimento Portland foi descoberto no fim do seacuteculo XIX e

difundido no seacuteculo XX tornando-se o material mais consumido na atualidade depois da aacutegua [10]

Desse modo eacute possiacutevel considerar o concreto uma das descobertas mais relevantes do

desenvolvimento da humanidade com impacto direto na qualidade de vida da sociedade [10]

Concretos podem ser produzidos basicamente a partir da mistura entre ligante aacutegua e agregados

[11]

Contudo a competividade do mercado da construccedilatildeo civil e o desenvolvimento da tecnologia

dos materiais gerou a produccedilatildeo de concretos com melhor desempenho [11] Dessa forma na

atualidade eacute comumente utilizado o concreto com aditivos fibras pigmentos agregados especiais e

adiccedilotildees minerais [10] Entre esses os aditivos recebem destaque pois atribuem benefiacutecios para as

propriedades do estado fresco e endurecido do concreto aleacutem de gerar vantagens econocircmicas [12]

211 Hidrataccedilatildeo do cimento

O cimento Portland eacute um ligante hidraacuteulico composto essencialmente pela mistura de

cliacutenquer Portland e de sulfato de caacutelcio que satildeo moiacutedos ateacute obter aspecto de poacute fino Nesta mistura

podem ser adicionados materiais complementares conforme determina a norma ABNT NBR 16697

[13] o que caracteriza os diferentes tipos de cimento Portland

O cimento possui propriedades adesivas e coesivas e promove a uniatildeo de fragmentos minerais

em uma unidade compactada Este material hidraacuteulico quando misturado com aacutegua se hidrata [12] O

processo de hidrataccedilatildeo do cimento eacute um fenocircmeno complexo que ocorre a partir de diversas reaccedilotildees

quiacutemicas [13] Tal processo eacute exoteacutermico no qual os silicatos e aluminatos em contato com aacutegua

formam produtos hidratados

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 7

Assim a hidrataccedilatildeo do cimento ocorre entre as principais fases do cliacutenquer (C3S C2S C3A e

C4AF) gipsita (CaSO42H2O) e aacutegua Essas fases do cimento a partir de uma suspensatildeo interagem

em meio aquoso e resultam em propriedades adesivas que se desenvolvem ateacute formar um soacutelido

riacutegido Os produtos hidratados apresentam baixa solubilidade em aacutegua e contribuem para o

desenvolvimento de resistecircncia mecacircnica da matriz [12]

Para o estudo do processo de hidrataccedilatildeo do cimento eacute usual analisar a taxa de liberaccedilatildeo de

calor em relaccedilatildeo ao tempo decorrido Conforme ilustra a Figura 2 na primeira regiatildeo ldquoArdquo observa-

se que o primeiro pico de calor superior em relaccedilatildeo aos demais corresponde a diversos processos

como neutralizaccedilatildeo de cargas superficias das partiacuteculas de cimento dissoluccedilatildeo dos silicatos e

aluminatos e formaccedilatildeo de algumas fases hidratadas como a etringita [14]

Figura 2 - Fases de hidrataccedilatildeo do cimento Portland como visto em um calorimeacutetrico isoteacutermico [14]

Posteriormente na regiatildeo ldquoBrdquo da Figura 2 observa-se o periacuteodo de induccedilatildeo com lentas

velocidades de dissoluccedilatildeo e precipitaccedilatildeo de fases Depois disso nota-se na regiatildeo ldquoCrdquo que a liberaccedilatildeo

de calor aumenta gradativamente no periacuteodo de aceleraccedilatildeo visto que ocorre a hidrataccedilatildeo da alita

resultando no gel C-S-H e na precipitaccedilatildeo da portlandita [12]

Nessa fase os produtos de hidrataccedilatildeo se interconectam promovendo o enrijecimento e o

endurecimento da matriz [12] Apoacutes o pico principal observa-se a formaccedilatildeo do monossulfoaluminato

a partir da reaccedilatildeo do C3A com a etringita Depois disso as velocidades de reaccedilatildeo do processo

diminuem como indicado na regiatildeo ldquoDrdquo e ldquoErdquo da Figura 2 [12]

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 8

212 Variaccedilatildeo dimensional

Concretos apresentam variaccedilatildeo de volume gerada por diversos fatores aleacutem de mudanccedilas

externas de temperatura como a movimentaccedilatildeo de aacutegua no seu interior [15] Entre as principais

causas da variaccedilatildeo dimensional as mais relevantes satildeo a retraccedilatildeo por secagem a retraccedilatildeo plaacutestica e

a retraccedilatildeo autoacutegena [12]

A retraccedilatildeo plaacutestica manifesta-se durante o estado plaacutestico do concreto mediante a perda de

aacutegua superficial da matriz cimentiacutecia Essa retraccedilatildeo depende de diversos fatores como a quantidade

de aacutegua perdida pela superfiacutecie rigidez da mistura exsudaccedilatildeo da matriz cimentiacutecia e a temperatura e

umidade relativa do ambiente [12]

A retraccedilatildeo por secagem ocorre a partir da perda de aacutegua da pasta de cimento uma vez que o

concreto estaacute em contato com o ambiente externo Neste processo a perda de aacutegua livre eacute

predominante que ocorre concomitantemente com a movimentaccedilatildeo da aacutegua adsorvida aacutegua capilar

e aacutegua quimicamente combinada da matriz cimentiacutecia Entre esses eventos a perda de aacutegua adsorvida

eacute responsaacutevel por parte significativa da retraccedilatildeo por secagem [15]

Aleacutem disso ocorrem variaccedilotildees de reduccedilatildeo de volume de matrizes cimentiacutecias apoacutes o iniacutecio

da hidrataccedilatildeo do cimento sem considerar variaccedilotildees externas de temperatura e umidade Essa retraccedilatildeo

ocorre a partir da transferecircncia de aacutegua do interior dos poros capilares para realizar a hidrataccedilatildeo do

cimento anidro uma vez que natildeo haacute um suprimento de aacutegua para aumentar a umidade desses poros

novamente [12]

Assim os capilares provocam altas tensotildees capazes de gerar a contraccedilatildeo do volume original

de matrizes cimentiacutecia Esse processo de reduccedilatildeo de volume eacute denominada retraccedilatildeo autoacutegena [16]

Esse fenocircmeno de retraccedilatildeo pode aumentar mediante fatores como altas temperaturas externas o uso

de cimentos finos consumo elevado de cimento e relaccedilotildees aacuteguacimento menores [12]

As tensotildees geradas no concreto pela retraccedilatildeo podem exceder a resistecircncia agrave traccedilatildeo desses

elementos o que pode resultar na formaccedilatildeo de fissuras Dessa forma a variaccedilatildeo dimensional pode

comprometer o desempenho e a durabilidade de estruturas de concreto [15]

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 9

213 Aditivos para concreto

No Brasil aditivos para concreto satildeo amplamente utilizados como aditivos dispersantes

aceleradores e retardadores de pega compensadores de retraccedilatildeo e incorporadores de ar A norma

ABNT NBR 11768-1 [17] define aditivo para concreto como um produto adicionado e misturado

nesta matriz usualmente em quantidade natildeo superior a 5 sobre a massa de cimento O objetivo do

uso de aditivos eacute alterar as propriedades de concretos no estado fresco e endurecido [17]

Dessa forma eacute essencial a definiccedilatildeo assertiva do tipo de aditivo e de sua dosagem a partir das

suas propriedades e compatibilidade com o cimento Aleacutem disso deve-se levar em consideraccedilatildeo

paracircmetros como a capacidade de retenccedilatildeo de aacutegua do aditivo desenvolvimento de resistecircncias

iniciais e finais capacidade de incorporaccedilatildeo de ar entre outras Devido ao uso frequente de cimento

Portland composto no paiacutes eacute fundamental compreender a sua interaccedilatildeo com aditivos especificamente

para cada aplicaccedilatildeo [17]

22 Aditivos compensadores de retraccedilatildeo baseados em oacutexido de caacutelcio supercalcinado

221 Definiccedilatildeo

Aditivos compensadores de retraccedilatildeo baseados em oacutexido de caacutelcio supercalcinado satildeo muito

utilizados na composiccedilatildeo de pavimentos industriais de concreto Esses materiais permitem melhor

desempenho do pavimento pois satildeo agentes que compensam a retraccedilatildeo do concreto [6]

Os aditivos baseados em oacutexido de caacutelcio supercalcinado podem ser empregados como

substituiccedilatildeo de cimentos expansivos Desta forma eacute possiacutevel melhorar propriedades do concreto no

estado endurecido sem alterar o tipo de cimento utilizado [6]

Atualmenteesses materiais satildeo classificados como aditivos compensadores de retraccedilatildeo tipo

G segundo a classificaccedilatildeo da norma ABNT NBR 11768-1 [17] No Brasil seu desempenho eacute

caracterizado de acordo com a anaacutelise da variaccedilatildeo dimensional de concretos conforme a norma

ABNT NBR 16834 [18]

Em relaccedilatildeo agraves normas internacionais que avaliam o desempenho desses aditivos a partir da

variaccedilatildeo dimensional linear recebe destaque a ASTM C 157 [19] Ainda a ASTM C 878 [20] eacute

utilizada para avaliar elementos cimentiacutecios com variaccedilatildeo dimensional linear restringida

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 10

222 Composiccedilatildeo

O aditivo eacute inorgacircnico composto por oacutexido de caacutelcio supercalcinado possui aspecto de poacute

com uma granulometria especiacutefica e controlada O composto eacute produzido a partir de um tratamento

teacutermico especiacutefico para o carbonato de caacutelcio [6] O estudo realizado por Shi et al (2002) caracteriza

a hidrataccedilatildeo do oacutexido de caacutelcio a partir do seu processo de manufatura [21]

Em vista disso observou-se que o aumento de temperatura de calcinaccedilatildeo reduz a velocidade

das reaccedilotildees de hidrataccedilatildeo do oacutexido de caacutelcio o que altera as propriedades microestruturais [21] O

aditivo apresenta expansatildeo volumeacutetrica de aproximadamente 100 quando se hidrata [7]

223 Mecanismo de accedilatildeo e influecircncia na hidrataccedilatildeo do cimento

As reaccedilotildees de hidrataccedilatildeo do oacutexido de caacutelcio (CaO) ocorrem conforme as equaccedilotildees 1 e 2 sendo

o hidroacutexido de caacutelcio (portlandita) o produto de hidrataccedilatildeo formado [22]

Destaca-se que a expansatildeo gerada como consequecircncia da adiccedilatildeo de oacutexido de caacutelcio em

concretos ocorre a partir da pressatildeo exercida pelos cristais de portlandita durante a sua formaccedilatildeo Esta

reaccedilatildeo eacute altamente exoteacutermica e expansiva visto que o produto formado apresenta aproximadamente

duas vezes o volume dos reagentes [6]

Assim observa-se que o uso de aditivos baseados em caacutelcio em matrizes cimentiacutecias contribui

para o aumento da difusatildeo de iacuteons Ca2+ e para a adiccedilatildeo de hidroacutexido de caacutelcio Dessa forma estes

aditivos contribuem para a aceleraccedilatildeo da supersaturaccedilatildeo de caacutelcio dissolvido no meio liacutequido uma

vez que ocorre a maior concentraccedilatildeo do iacuteon Ca2+ em soluccedilatildeo [7]

Agrave medida que o teacutermino do periacuteodo de induccedilatildeo e o iniacutecio do processo de aceleraccedilatildeo satildeo funccedilatildeo

da supersaturaccedilatildeo da soluccedilatildeo com Ca2+ a inclusatildeo de aditivos baseados em caacutelcio eacute capaz de gerar a

aceleraccedilatildeo dos processos de hidrataccedilatildeo [23] Em vista disso estes aditivos podem acelerar a

precipitaccedilatildeo de produtos de hidrataccedilatildeo como o gel de C-S-H [67]

CaO + H2O Ca2+ + 2OH- 1

Ca2+ + 2OH- Ca(OH)2 2

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 11

224 Influecircncia nas propriedades do concreto

Concretos de retraccedilatildeo compensada satildeo caracterizados por uma expansatildeo nas primeiras idades

a qual pode compensar a retraccedilatildeo e reduzir significativamente a variaccedilatildeo dimensional do concreto a

longo prazo [11]

O processo de expansatildeo eacute capaz de gerar tensotildees internas desenvolvidas no concreto entre 01

e 07 MPa Para tal satildeo utilizados cimentos expansivos ou aditivos [11]Tal processo eacute beneacutefico em

relaccedilatildeo ao desempenho dos elementos cimentiacutecios e portanto do ponto de vista econocircmico [611]

Os aditivos de oacutexido de caacutelcio supercalcinado geram expansatildeo controlada em matrizes

cimentiacutecias e como resultado esses aditivos atuam principalmente na retraccedilatildeo por secagem e na

retraccedilatildeo autoacutegena de matrizes cimentiacutecias [6] Na Figura 3 observa-se o comportamento de variaccedilatildeo

dimensional de concretos de retraccedilatildeo compensada e de concretos convencionais [11]

Figura 3 - Variaccedilotildees dimensionais de um concreto convencional e um concreto de retraccedilatildeo compensada [11]

Aleacutem disso a hidrataccedilatildeo do oacutexido de caacutelcio pode gerar produtos expansivos que resultam em

incremento de resistecircncia de elementos de cimentiacutecios uma vez que podem acelerar a precipitaccedilatildeo

do gel de C-S-H [67] A Figura 4 ilustra a comparaccedilatildeo entre um concreto sem aditivo e um concreto

com aditivo composto por oacutexido de caacutelcio (CaO) Observa-se que no concreto com o aditivo houve

incremento de resistecircncia agrave compressatildeo em relaccedilatildeo agrave amostra referecircncia [25]

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 12

Figura 4 - Comparaccedilatildeo de curvas de resistecircncia agrave compressatildeo ao longo do tempo de um concreto sem aditivos

(Referecircncia) concreto com aditivo de oacutexido de caacutelcio (CaO) e concreto com aditivos de oacutexido de caacutelcio e redutor de

retraccedilatildeo (CaO+SRA) [25]

Agrave vista do exposto a bibliografia que relaciona a interaccedilatildeo entre o cimento e oacutexido de caacutelcio

necessita de estudos complementares a niacutevel internacional Para tal eacute necessaacuterio analisar a sinergia

entre a mistura do cimento e oacutexido de caacutelcio bem como a influecircncia das fases de cada componente

[6]

23 Tubos de concreto

231 Definiccedilatildeo

Os condutores de fluidos possuem amplo histoacuterico como as obras hidraacuteulicas de aquedutos

atribuiacutedas aos romanos alguns dos quais estatildeo preservados ateacute a atualidade A evoluccedilatildeo dos serviccedilos

de saneamento baacutesico no Brasil possui uma ampla cronologia Entre os fatos eacute possiacutevel destacar a

cidade do Rio de Janeiro no periacuteodo do impeacuterio a qual recebeu um modelo de sistema de esgoto antes

do aplicado em grandes cidades como Nova Iorque [26]

A histoacuteria da necessidade de canalizaccedilotildees enterradas estaacute intrinsicamente relacionada agrave

induacutestria dos tubos de concreto [27] Tal induacutestria foi consolidada a niacutevel mundial no iniacutecio do seacuteculo

XIX e foi desenvolvida ateacute os dias atuais principalmente para a composiccedilatildeo de redes de esgoto

sanitaacuterio e aacuteguas pluviais [26]

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 13

A partir dos anos 1960 foram inseridos no mercado equipamentos de produccedilatildeo por vibro-

compactaccedilatildeo e compressatildeo radial geralmente produzidos na Europa Nos anos seguintes o processo

de produccedilatildeo de tubos apresentou alto grau de automatizaccedilatildeo das instalaccedilotildees industriais [27] Ainda

destaca-se a alta flexibilidade de produccedilatildeo processos desde a composiccedilatildeo da armadura ateacute a cura

integrados e automatizados bem como moldes com diversas dimensotildees [27]

Apesar do extenso histoacuterico desses sistemas no Brasil o paiacutes apresenta baixos iacutendices de

atendimento de saneamento baacutesico como indica o relatoacuterio do Ministeacuterio das Cidades [2] O baixo

atendimento da demanda de coleta e tratamento de esgoto ocorre principalmente nas regiotildees Norte

e Nordeste do Brasil como pode ser observado na Tabela 1 [2]

Tabela 1 - Niacuteveis de atendimento com aacutegua e esgotos dos municiacutepios com prestadores de serviccedilos participantes do

SNIS em 2018 conforme a macrorregiatildeo geograacutefica e Brasil [2]

Macrorregiatildeo

Iacutendice de atendimento com rede () Iacutendice de tratamento dos

esgotos gerados () Aacutegua Coleta de esgotos

Total Urbano Total Urbano Total

Norte 571 696 105 133 217

Nordeste 742 887 28 363 362

Sudeste 91 959 792 837 501

Sul 902 986 452 519 454

Centro-Oeste 89 96 529 582 539

Brasil 836 928 532 609 463

Aleacutem disso o aumento progressivo das aacutereas urbanas altera as dinacircmicas destes ambientes

Por exemplo observa-se o acreacutescimo de aacutereas impermeabilizadas em aacutereas urbanas o que impede a

absorccedilatildeo de parte das aacuteguas pluviais pelo solo e pode sobrecarregar os sistemas de drenagem Por

conseguinte satildeo necessaacuterios investimentos nos sistemas de drenagem de aacuteguas pluviais a fim de

prevenir inundaccedilotildees alagamentos e portanto danos para a sociedade [28]

O desenvolvimento dos sistemas de saneamento baacutesico urbano eacute fundamental para evitar

doenccedilas enchentes e outros impactos negativos para a sociedade Dessa forma eacute fundamental que

redes de esgoto e de aacuteguas pluviais apresentem uma maior qualidade e por conseguinte um melhor

funcionamento Para tal eacute necessaacuterio investir no apropriado dimensionamento estrutural e de

capacidade de vazatildeo dos sistemas de esgoto e aacuteguas pluviais Aleacutem disso eacute fundamental aprimorar o

controle tecnoloacutegico do concreto aplicado em tubos [28]

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 14

232 Processo de produccedilatildeo

Tubos de concreto satildeo produzidos a partir da escolha apropriada de materiais que satildeo

selecionados com base na caracterizaccedilatildeo de ensaios de laboratoacuterios As proporccedilotildees dos materiais satildeo

determinadas para o concreto atender as propriedades fiacutesicas e mecacircnicas para sua aplicaccedilatildeo adequada

[29] Os concretos aplicados em tubos satildeo de consistecircncia seca a fim de aumentar a produtividade

da fabricaccedilatildeo de tubos Desse modo ocorre a sustentaccedilatildeo do formato do tubo em poucos minutos

devido agrave coesatildeo do concreto o que permite a desforma raacutepida e possibilita a reutilizaccedilatildeo das formas

O processo de fabricaccedilatildeo de tubos consiste no adensamento eneacutergico do concreto para

diminuir a absorccedilatildeo de aacutegua e garantir a resistecircncia mecacircnica requerida [27] Este processo de

adensamento eacute necessaacuterio pois concretos de consistecircncia seca logo apoacutes o lanccedilamento no molde

apresentam bolhas de ar que ocupam em torno de 20 do volume [20] Assim a vibraccedilatildeo gera a

fluidificaccedilatildeo da argamassa da mistura seca a fim de reduzir o atrito interno acomodar os agregados

grauacutedos e reduzir o iacutendice de vazios [20]

Aleacutem disso o adensamento eneacutergico do concreto busca proporcionar o contato eficiente da

aacutegua com o cimento o que eacute essencial para as reaccedilotildees de hidrataccedilatildeo Este processo de adensamento

consiste nos sistemas de vibraccedilatildeo simples vibrocompressatildeo e centrifugaccedilatildeo radial O sistema de

vibraccedilatildeo simples eacute usual para tubos de concreto de pequenos diacircmetros e sem armadura [27]

Os equipamentos de compressatildeo radial satildeo compostos por prensas radiais que possuem um

molde exterior e um eixo rotatoacuterio hidraacuteulico Este eixo possui um sistema de roletes que realizam

um movimento de rotaccedilatildeo em alta velocidade sendo capaz de comprimir o concreto lanccedilado na

maacutequina contra o molde exterior Como resultado o tubo eacute produzido como ilustra a Figura 5 [27]

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 15

Figura 5 - Produccedilatildeo de tubos de concreto com equipamento de compressatildeo radial [27]

A norma ABNT NBR 8890 [9] determina o uso de qualquer tipo de cimento Portland na

produccedilatildeo dos tubos de concreto que natildeo satildeo utilizados em meios agressivos Nesse contexto eacute usual

a aplicaccedilatildeo do cimento CP V ARI RS na induacutestria de produccedilatildeo de tubos de concreto para aplicaccedilatildeo

em transporte de esgoto sanitaacuterio Este fato ocorre porque o concreto produzido com esse tipo de

cimento proporciona uma alta resistecircncia inicial o que permite uma desforma mais raacutepida dos tubos

e uma alta resistecircncia a sulfatos

Os tubos de concreto podem ser produzidos sem reforccedilo denominados tubos simples assim

como podem possuir reforccedilo estrutural composto por armadura ou fibras de accedilo A norma ABNT

NBR 8890 [9] classifica tubos simples de esgoto e de aacuteguas pluviais respectivamente como ES e

PS Da mesma forma a norma classifica tubos armados de esgoto e de aacuteguas pluviais

respectivamente como EA e PA Aleacutem disso a ABNT NBR 8890 [9] determina para os tubos o

encaixe macho e fecircmea assim como o encaixe ponta e bolsa como ilustra a Figura 6 Os tubos

aplicados em esgoto sanitaacuterio devem possuir junta elaacutestica e nos tubos aplicados em redes de aacuteguas

pluviais as juntas podem ser elaacutesticas ou riacutegidas

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 16

(a) (b)

Figura 6 - Semicorte longitudinal tiacutepico de tubos com encaixe (a) macho e fecircmea e (b) ponta e bolsa [9]

233 Caracterizaccedilatildeo e normatizaccedilatildeo

A capacidade de resistecircncia de tubos de concreto eacute determinada pelo ensaio de compressatildeo

diametral No Brasil este ensaio eacute regulamentado de acordo com a norma ABNT NBR 8890 [9] Para

tubos com reforccedilo convencional o ensaio de compressatildeo diametral permite determinar as cargas de

fissura e de ruptura a partir de um carregamento contiacutenuo e comparar esses resultados com os valores

miacutenimos da norma

Os resultados do ensaio de resistecircncia agrave compressatildeo diametral permitem verificar a classe de

resistecircncia do tubo conforme especificado em projeto para a aplicaccedilatildeo de tubos em redes de aacuteguas

pluviais ou redes de esgoto sanitaacuterio A carga miacutenima isenta de dano corresponde agrave carga de fissura

do tubo o que permite classificar o elemento conforme a ABNT NBR 8890 [9]

A carga miacutenima de ruptura eacute a forccedila maacutexima obtida no ensaio de compressatildeo diametral e eacute

equivalente ao estado-limite uacuteltimo de ruiacutena do tubo conforme a classificaccedilatildeo da ABNT NBR 8890

[9] As cargas miacutenimas de fissura e de ruptura de tubos satildeo calculadas a partir dos respectivos valores

de carga total dividida pelo comprimento uacutetil do tubo na unidade kNm

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 17

A avaliaccedilatildeo de compressatildeo diametral possui diversos meacutetodos de montagem do aparato de

ensaio Conforme Zaidler (1983 apud Figueiredo e Neto 2002) entre esses meacutetodos destacam-se

ensaio de trecircs cutelos ensaio de dois cutelos ensaio de colchatildeo de areia e ensaio de Minnesota como

ilustra Figura 7 [29]

(a) (b) (c) (d)

Figura 7 - Meacutetodos de ensaio de tubos ensaios de (a) trecircs cutelos (b) dois cutelos (c) colchatildeo de areia e (d) Minnesota

[29]

No Brasil o meacutetodo de ensaio mais aplicado eacute o de trecircs cutelos conforme recomenda a ABNT

NBR 8890 [9] Esse meacutetodo consiste no apoio do tubo em dois cutelos de madeira inferiores e no

carregamento a partir de um cutelo superior centralizado e articulado o qual pode conter cutelo de

madeira entre esse e o tubo para ajustes de altura A Figura 8 ilustra o aparato de ensaio de compressatildeo

diametral Apoacutes a ruptura dos tubos satildeo extraiacutedos testemunhos para determinar a absorccedilatildeo de aacutegua

do concreto

Figura 8 - Esquema do ensaio de compressatildeo diametral para tubo de encaixe ponta e bolsa visto que L eacute o comprimento

uacutetil do tubo [9]

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 18

234 Limitaccedilotildees tecnoloacutegicas

Tubos de concreto compotildeem redes de sistemas enterrados nos quais a ocorrecircncia de falhas

pode gerar danos seacuterios e onerosos A ABNT NBR 8890 [9] limita o valor de absorccedilatildeo de aacutegua dos

tubos de concreto uma vez que tubos porosos podem facilitar a contaminaccedilatildeo do liacutequido no interior

dos tubos bem como podem gerar a poluiccedilatildeo do meio externo

Em vista disso eacute necessaacuterio investir no desenvolvimento tecnoloacutegico de tubos de concreto

Para tal diversos estudos foram publicados com o intuito de melhorar o desempenho de tubos de

concreto a partir da reduccedilatildeo das limitaccedilotildees do concreto de consistecircncia seca como estabilidade

volumeacutetrica e capacidade de resistir agrave esforccedilos [34]

Nesse sentido nota-se que o uso de aditivos e adiccedilotildees pode gerar melhorias para o concreto

aplicado em tubos Entre os materiais com potencial de gerar melhor desempenho do concreto

aplicado em tubos recebem destaque os aditivos

Em concretos de consistecircncia seca os aditivos contribuem para melhorar algumas

propriedades como a hidrataccedilatildeo do cimento propriedades mecacircnicas preenchimento do molde e

aspecto final dos elementos Dessa forma eacute possiacutevel reduzir a porosidade aumentar a resistecircncia

mecacircnica e a produtividade da fabricaccedilatildeo a partir do uso de aditivos [8]

A melhoria de desempenho de um tubo de concreto poderaacute acarretar no amplo ganho de

qualidade no sistema final mediante o nuacutemero de repeticcedilotildees desses elementos Agrave vista disso nota-se

a relevacircncia de diminuir limitaccedilotildees de desempenho em relaccedilatildeo ao concreto aplicado em tubos

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 19

3 Caracterizaccedilatildeo de materiais

Neste capiacutetulo eacute apresentada a caracterizaccedilatildeo dos materiais empregados na produccedilatildeo de tubos

de concreto Os materiais analisados satildeo o cimento CP V ARI RS aditivo de oacutexido de caacutelcio

supercalcinado e agregados

31 Materiais

Os materiais selecionados para a campanha experimental estatildeo descritos na Tabela 2 O

aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado DRY D1 foi fornecido pela empresa Chimica Edile do

Brasil e os demais materiais foram providenciados pela empresa Fermix Tubos

Tabela 2 - Materiais selecionados para a realizaccedilatildeo da campanha experimental

Material Tipo Fornecedor

Cimento CP V ARI RS InterCement Ijaciacute

Agregado miuacutedo Areia artificial graniacutetica Embu - Mogi

Agregado grauacutedo Brita graniacutetica (B0 e B1) Pau Pedra

Aditivo compensador de retraccedilatildeo Oacutexido de caacutelcio supercalcinado (DRY D1) Chimica Edile do Brasil

Aacutegua Deionizada (para pastas e argamassas) e

potaacutevel (para concretos) USJT

O cimento e o DRY D1 foram armazenados em sacos plaacutesticos vedados e mantidos em local

reservado para evitar absorccedilatildeo de aacutegua e carbonataccedilatildeo [13] Os agregados foram previamente secos

em estufa na temperatura 105 ordmC ateacute a massa constante

32 Meacutetodos de caracterizaccedilatildeo

321 Cimento e aditivo

Massa especiacutefica

O cimento e o aditivo foram caracterizados pela determinaccedilatildeo de suas respectivas massas

especiacuteficas utilizando o frasco de Le Chatelier e querosene segundo a ABNT NBR 16605 [32]

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 20

Distribuiccedilatildeo do tamanho de partiacutecula

A distribuiccedilatildeo do tamanho de partiacutecula foi realizada por granulometria a laser em uma

suspensatildeo em etanol absoluto no equipamento Malvern Mastersizer V363 da Malvern Instruments

Difraccedilatildeo de raios-X

A composiccedilatildeo mineraloacutegica desses compostos foi determinada por difraccedilatildeo de raios-X

(DRX) O ensaio foi realizado em um difratocircmetro PANalytical XrsquoPert PRO MPD Alpha1 em

geometria de reflexatildeo Bragg-Brentano θ2θ equipado com um detector Pixel (comprimento ativo de

3347 ordm) e uma fenda divergente fixa de 05 o

Esse equipamento opera com radiaccedilatildeo CuKα1 filtrada por Ni (λ = 15418 Aring) na voltagem de

45 kV e corrente de 40 mA Os porta-amostras eram ciliacutendricos com diacircmetro de 16 mm e

profundidade de 25 mm Foram carregados por backloading e girados a 2 rps [33]

Os difratogramas foram obtidos de 4 o2θ a 80 o2θ com passo de 0013 o2θ e 100 spasso

Foram analisados quantitativamente pelo meacutetodo de Rietveld utilizando o programa XrsquoPert

HighScore Plus com os modelos estruturais apresentados na Tabela 3 O conteuacutedo de fases amorfas

foi determinado pelo meacutetodo do padratildeo externo [33] utilizando alumina em poacute (SRM 676a NIST)

como uma referecircncia padratildeo

Tabela 3 - Modelos estruturais utilizados para o refinamento de Rietveld para o ensaio de DRX

Fase Foacutermula Sistema cristalino Nuacutemero PDF Coacutedigo ICSD Referecircncia

Alita Ca3SiO5 Monocliacutenico 01-070-8632 94742 [34]

Belitam Ca2SiO4m Monocliacutenico 01-083-0460 79550 [35]

Belitao Ca2SiO4o Ortorrocircmbico 01-086-0399 81097 [36]

Aluminato de caacutelcio Ca3Al2O6c Cuacutebico 00-038-1429 1841 [37]

Aluminato de caacutelcio Ca3Al2O6o Ortorrocircmbico 00-032-0150 1880 [38]

Ferroaluminato de caacutelcio Ca2AlFeO5 Ortorrocircmbico 01-071-0667 9197 [39]

Gipsita CaSO42H2O Monocliacutenico 00-033-0311 151692 [40]

Sulfato de caacutelcio

hemidratado CaSO4middot05H2O Monoclinic 00-041-0224 380286 [41]

Anidrita CaSO4 Ortorrocircmbico 01-086-2270 40043 [42]

Calcita CaCO3 Romboeacutedrico 01-083-0577 79673 [43]

Dolomita CaMg(CO3)2 Trigonal 01-075-1761 31335 [44]

Oacutexido de caacutelcio CaO Cubic 00-043-1001 75785 [45]

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 21

Tabela 3 - Modelos estruturais utilizados para o refinamento de Rietveld para o ensaio de DRX (continuaccedilatildeo)

Fase Foacutermula Sistema cristalino Nuacutemero PDF Coacutedigo ICSD Referecircncia

Portlandita Ca(OH)2 Romboeacutedrico 01-072-0156 15741 [46]

Etringita Ca6Al2(SO4)3

(OH)1226H2O Hexagonal 00-041-1451 155395 [47]

Monosulfoaluminato

de caacutelcio

3CaOAl2O3

CaSO412H2O Romboeacutedrico - 24461 [48]

Hemicarboaluminato

de caacutelcio

Ca4Al2(OH)12

OH05CO34H2O Romboeacutedrico 00-041-0221 263124 [49]

Monocarboaluminato

de caacutelcio

Ca4Al2(OH)12

CO35H2O Tricliacutenico 01-087-0493 59327 [50]

Alumina (padratildeo) Al2O3 Romboeacutedrico 01-081-2267 73725 [51]

322 Agregados

Os agregados miuacutedo e grauacutedo foram caracterizados pela absorccedilatildeo de aacutegua respectivamente

conforme a ABNT NBR NM 30 [52] e ABNT NBR NM 53 [53] Aleacutem disso os agregados miuacutedo e

grauacutedo foram analisados pela determinaccedilatildeo da massa especiacutefica

33 Resultados e discussatildeo

331 Cimento e aditivo

Massa especiacutefica

A massa especiacutefica do cimento e do aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado foram 305 e

313 gcm3 respectivamente Os valores determinados estatildeo bastante proacuteximos de resultados

presentes na literatura [6] Dessa forma o valor da massa especiacutefica determinado para o aditivo se

enquadra no valor especificado pela norma ABNT NBR 11768-1 [17]

Distribuiccedilatildeo do tamanho de partiacutecula

As curvas de distribuiccedilatildeo do tamanho de partiacutecula determinadas por granulometria a laser do

cimento e do aditivo estatildeo apresentadas na Figura 9 A partir dessa anaacutelise foram obtidos os

resultados apresentados na Tabela 4 Observa-se que o cimento CP V ARI RS apresenta distribuiccedilatildeo

de tamanho de partiacutecula mais fina que o aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 22

Figura 9 - Curvas de distribuiccedilatildeo do tamanho de partiacutecula do cimento CP V ARI RS e aditivo

Tabela 4 - Diacircmetros das partiacuteculas de cimento e aditivo obtidos por granulometria a laser

Diacircmetro Cimento Aditivo

d10 (microm) 380 56

d50 (microm) 136 191

d90 (microm) 342 1080

Difraccedilatildeo de raios-X

As composiccedilotildees mineraloacutegicas do cimento e do aditivo estatildeo apresentadas na Tabela 5 e na

Tabela 6 respectivamente As fases encontradas no cimento CP V ARI RS estatildeo de acordo com a

literatura teacutecnica [2354] O aditivo apresentou quantidade de oacutexido de caacutelcio de 90 predominante

em relaccedilatildeo agrave outras composiccedilotildees como hidroacutexido de caacutelcio calcita e dolomita De acordo com esses

resultados o aditivo estaacute de acordo com o prescrito na norma ABNT NBR 11768-1 [17]

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 23

Tabela 5 - Composiccedilatildeo mineraloacutegica do cimento CP V ARI RS por DRX

Fase Quantidade ( em massa)

C3S 589

C2S 114

C3Ac 58

C3Ao 21

C4AF 79

Ca(OH)2 12

CaCO3 27

CaSO405H2O 68

CaSO4 17

SiO2 15

Soma total 1000

Tabela 6 - Composiccedilatildeo mineraloacutegica do aditivo por DRX

Fase Quantidade ( em massa)

CaO 905

MgO 03

Ca(OH)2 52

CaCO3 15

CaMg(CO3)2 26

Soma total 1000

332 Agregados

A absorccedilatildeo de aacutegua e a massa especiacutefica dos agregados miuacutedo e grauacutedo estatildeo apresentados na

Tabela 7 A caracterizaccedilatildeo dos agregados forneceu resultados que contribuem com a seleccedilatildeo de

materiais adequados para a produccedilatildeo de tubos de concreto e auxilia a reproduccedilatildeo da pesquisa

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 24

Tabela 7 - Anaacutelise de agregados

Item Agregado miuacutedo Agregado grauacutedo B0 Agregado grauacutedo B1

Absorccedilatildeo de aacutegua () 295 084 036

Massa especiacutefica (gcm3) 278 281 289

34 Conclusotildees do capiacutetulo

Neste capiacutetulo foram analisados os materiais empregados no estudo para a realizaccedilatildeo da

campanha experimental Os materiais analisados satildeo o cimento o aditivo de oacutexido de caacutelcio

supercalcinado e os agregados Para tal foram realizados os ensaios de massa especiacutefica distribuiccedilatildeo

do tamanho de partiacutecula e difraccedilatildeo de raios-X

A partir dos resultados de massa especiacutefica nota-se que o aditivo de oacutexido de caacutelcio

supercalcinado estaacute conforme os paracircmetros da ABNT NBR 11768-1 [17] e estudos anteriores [6]

Observa-se a partir das curvas de distribuiccedilatildeo do tamanho de partiacutecula que o cimento CP V ARI RS

apresenta distribuiccedilatildeo de tamanho de partiacutecula mais fina que o aditivo de oacutexido de caacutelcio

supercalcinado

Conforme a anaacutelise obtida do ensaio de difraccedilatildeo de raios-X observa-se que o aditivo

composto por oacutexido de caacutelcio supercalcinado estaacute de acordo com os paracircmetros da ABNT NBR

11768-1 [17] para aditivos compensadores de retraccedilatildeo tipo G Conforme o ensaio as fases

encontradas no cimento CP V ARI RS estatildeo conforme a bibliografia [2354]

A partir da anaacutelise dos agregados obteve-se resultados de absorccedilatildeo de aacutegua e massa especiacutefica

com o objetivo de fornecer paracircmetros para a seleccedilatildeo de agregados utilizados na produccedilatildeo de tubos

de concreto e facilitar a reproduccedilatildeo da pesquisa

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 25

4 Anaacutelise da influecircncia do aditivo na cineacutetica e nos mecanismos de hidrataccedilatildeo

No capiacutetulo em questatildeo eacute apresentado o procedimento experimental empregado para analisar

a influecircncia do aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado na cineacutetica e nos mecanismos de

hidrataccedilatildeo do CP V ARI RS Para tal satildeo analisados e discutidos os ensaios de calorimetria

isoteacutermica de DRX e de Microscopia Eletrocircnica de Varredura (MEV)

41 Materiais

Os materiais utilizados nessa parte da campanha experimental foram o cimento CP V ARI RS

o aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado e aacutegua deionizada conforme descrito no item

31

42 Dosagem e preparaccedilatildeo de pastas de cimento

As pastas foram produzidas com uma relaccedilatildeo aacuteguacimento (ac) fixa igual a 045 conforme

o usual para tubos de concreto Os teores de aditivo selecionados foram de 10 20 30 40 50 e 60

sobre a massa de cimento ( smc) conforme recomendaccedilatildeo do fabricante

Aleacutem disso para a relaccedilatildeo ac de 045 foi produzida uma pasta somente com o aditivo e aacutegua

bem como foi produzida uma pasta com o cimento e aacutegua consideradas como as amostras de

referecircncia para anaacutelise comparativa

Para a produccedilatildeo de cada amostra 200 g de pasta foram preparadas pela preacute-mistura de cimento

e aditivo seguido da adiccedilatildeo de aacutegua e homogeneizaccedilatildeo por 1 min usando um agitador IKA RW 20

acoplado a um eixo R1342 de 4 lacircminas a 1500 rpm

Apoacutes esse tempo o agitador foi desligado e as paredes internas do recipiente foram limpas

durante 30 s com uma espaacutetula Entatildeo a pasta foi homogeneizada novamente por 1 min a 1500 rpm

no agitador Concluiacutedo o processo de mistura a pasta foi destinada para o ensaio correspondente

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 26

43 Meacutetodos

431 Calorimetria isoteacutermica

Calorimetria isoteacutermica foi realizada a 23 ordmC durante 24 h com 87 g de pasta de cimento

utilizando um caloriacutemetro isoteacutermico TAMAir (TA Instruments) de 8 canais Esse ensaio foi

realizado para analisar a cineacutetica de hidrataccedilatildeo de pastas de cimento com diferentes teores de aditivo

As pastas analisadas foram a referecircncia (sem aditivo) e as pastas contendo 10 20 30 40

50 e 60 de aditivo sobre a massa de cimento Aleacutem disso foi feita uma pasta apenas contendo

aditivo e aacutegua na relaccedilatildeo 10 045 em massa para anaacutelise comparativa

432 DRX

A DRX foi utilizada para determinar a composiccedilatildeo das pastas de cimento com 24 h de

hidrataccedilatildeo utilizando o procedimento descrito no item 321 Foram utilizadas as pastas de cimento

produzidas com 3 e 5 de aditivo bem como a pasta de referecircncia sem aditivo A hidrataccedilatildeo das

pastas foi paralisada 24 h apoacutes sua preparaccedilatildeo pelo meacutetodo da troca de solvente [55] Esse meacutetodo

foi empregado porque natildeo afeta a estabilidade e a cristalinidade de aluminatos hidratados [55]

O procedimento de troca de solvente consiste em 6 passos primeiramente a pasta foi imersa

em isopropanol (razatildeo solventepasta igual a 10) por 1 h a -4 ordmC Em segundo lugar o solvente foi

substituiacutedo por um novo volume de isopropanol (razatildeo solventepasta igual a 10) e a pasta foi mantida

imersa por 1 h a -4 ordmC Em terceiro lugar o solvente foi substituiacutedo por um novo volume de

isopropanol (razatildeo solventepasta igual a 50) e a imersatildeo ocorreu por 24 h a -4 ordmC

Apoacutes essa etapa o isopropanol foi substituiacutedo por eacuteter dietiacutelico (razatildeo solventepasta igual a

25) e a pasta foi mantida imersa por 24 h a -4 ordmC Em seguida o solvente foi removido e a amostra

foi seca por 30 min a 40 ordmC Finalmente a pasta foi moiacuteda em moinho de aacutegata ateacute atingir tamanho

maacuteximo de partiacutecula igual a 63 microm

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 27

433 MEV

Microscopia Eletrocircnica de Varredura foi realizada para analisar a microestrutura das pastas

de cimento com aditivos na idade de 24 h Foram ensaiadas as mesmas amostras utilizadas para DRX

em idade especiacutefica Os ensaios foram executados em um microscoacutepio modelo Quanta FEG 650 na

voltagem de 20 kV A superfiacutecie analisada foi a de fratura recobertas com carbono A morfologia

dos hidratos precipitados foi avaliada por feixe de eleacutetrons secundaacuterios e sua composiccedilatildeo quiacutemica foi

avaliada por espectroscopia de raios-X por dispersatildeo de energia (EDS)

44 Resultados e discussatildeo

441 Calorimetria isoteacutermica

As curvas de fluxo de calor estatildeo apresentadas na Figura 10 e na Figura 11 Os pontos

caracteriacutesticos das curvas de fluxo de calor foram determinados seguindo o procedimento de Salvador

et al [56] e estatildeo na Tabela 8 As conclusotildees derivadas dessa anaacutelise estatildeo apresentadas

subsequentemente

Figura 10 - Curvas de fluxo de calor de pastas de 0 a 1 h para amostras de pastas cimentiacutecias e a pasta com 100

aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 28

Figura 11 - Curvas de fluxo de calor de pastas de 0 a 24 h para amostras de pastas cimentiacutecias e a pasta 100 aditivo

Tabela 8 - Anaacutelise das curvas de fluxo calor obtidas para amostras de pastas cimentiacutecias e a pasta com 100 aditivo de

oacutexido de caacutelcio supercalcinado

Pasta teor de

aditivo ( smc)

Periacuteodo de

induccedilatildeo (h)

Taxa de reaccedilatildeo

do pico principal

(mWgh)

Fluxo de calor

maacuteximo (mWg)

Energia liberada

no pico principal

(Jg)

Energia

liberada ateacute

24 h (Jg)

00 1396 105 574 3844 3170

10 1238 124 624 4024 3456

20 1257 113 616 4074 3437

30 1069 125 655 4202 3630

40 1115 121 643 4276 3594

50 983 131 699 4396 3833

60 974 129 705 4482 3872

Na Figura 10 observa-se que a reaccedilatildeo do aditivo com aacutegua gera um intenso pico de liberaccedilatildeo

de calor A hidrataccedilatildeo do oacutexido de caacutelcio gerando hidroacutexido de caacutelcio eacute potencialmente exoteacutermica

Essa reaccedilatildeo eacute raacutepida e termina aproximadamente 1 h apoacutes a mistura do aditivo com aacutegua Na Figura

11 eacute possiacutevel verificar que natildeo ocorrem reaccedilotildees quiacutemicas nessa pasta ateacute 24 h

A partir da anaacutelise das curvas de pastas de cimento com diferentes teores de aditivo na Figura

11 observa-se que a inclusatildeo do aditivo na pasta acelera a cineacutetica de reaccedilotildees de hidrataccedilatildeo Quanto

maior o teor de aditivo adicionado menor eacute o tempo de induccedilatildeo maior a velocidade de reaccedilatildeo maior

a intensidade do pico principal de hidrataccedilatildeo e maior a energia liberada pelos processos de hidrataccedilatildeo

Tal fato eacute devido agrave promoccedilatildeo da formaccedilatildeo e da precipitaccedilatildeo de C-S-H na matriz [6]

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 29

Tais fatos ocorrem porque a inclusatildeo de aditivos contendo caacutelcio e a adiccedilatildeo de hidroacutexido de

caacutelcio em sistemas cimentiacutecios contribuem para aumentar a concentraccedilatildeo do iacuteon Ca2+ em soluccedilatildeo

fazendo com que o meio liacutequido atinja a supersaturaccedilatildeo mais rapidamente [7]

Como o final do periacuteodo de induccedilatildeo e o iniacutecio do processo de aceleraccedilatildeo dependem da

supersaturaccedilatildeo da soluccedilatildeo com Ca2+ a inclusatildeo de aditivo acelera os processos de hidrataccedilatildeo [23]

Com isso eacute possiacutevel concluir que o aditivo acelera o endurecimento da pasta e pode conferir aumento

de resistecircncia mecacircnica da matriz cimentiacutecia Tais resultados estatildeo coerentes com os encontrados na

literatura [67]

Ainda a partir da anaacutelise da Figura 11 foram selecionadas as dosagens de aditivo de 30 e 50

sobre a massa de cimento que foram utilizadas nas etapas seguintes da campanha experimental

Esses teores receberam destaque pois satildeo valores intermediaacuterios que apresentaram resultados de taxa

de reaccedilatildeo do pico principal maiores em relaccedilatildeo aos demais teores adjacentes

442 DRX

A Tabela 9 apresenta a composiccedilatildeo mineraloacutegica obtidas a partir da anaacutelise de DRX para

pastas de cimento com 24 h de hidrataccedilatildeo As amostras analisadas foram sem aditivo e com 3 e 5

de aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado

Tabela 9 - Composiccedilatildeo mineraloacutegica de pastas de cimento obtidas por DRX para amostras de pastas cimentiacutecias sem

aditivo e pasta com 3 e 5 de aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado

Amostra 24 h Sem aditivo 3 de aditivo 5 de aditivo

Fase Quantidade ( em massa)

C3S 313 269 258

C2S 60 55 54

C3A 47 49 49

C4AF 31 36 36

CaCO3 59 58 58

Etringita 138 136 136

Ca(OH)2 151 183 178

Fases amorfas 199 213 231

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 30

A partir da anaacutelise de DRX nota-se que as amostras com aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio

supercalcinado possuem maior presenccedila de portlandita O emprego de 3 e 5 de aditivo aumentou

o teor de portlandita em relaccedilatildeo agrave pasta sem aditivo respectivamente de 212 e 179 Desse modo

observa-se que os resultados da anaacutelise de DRX estatildeo conforme observado na bibliografia pois a

reaccedilatildeo de hidrataccedilatildeo do aditivo eacute capaz de gerar portlandita [6]

Ao analisar os resultados do ensaio de DRX observa-se que as amostras com o aditivo

possuem maior teor de fases amorfas As amostras com 3 e 5 de aditivo apresentaram aumento

do teor de fases amorfas em relaccedilatildeo agrave pasta sem aditivo respectivamente de 70 e 161 Nota-se

que esse fato estaacute relacionado agrave presenccedila de C-S-H nas amostras e os resultados estatildeo conforme a

bibliografia pois a hidrataccedilatildeo do oacutexido de caacutelcio pode acelerar a precipitaccedilatildeo do gel de C-S-H em

matrizes cimentiacutecias [67]

443 MEV

As imagens obtidas por MEV das amostras sem o aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado

com 3 e 5 de aditivo satildeo mostradas na Figura 12b

A partir da comparaccedilatildeo entre a Figura 13a e Figura 13b nota-se que a amostra com 3 de

aditivo apresenta maior presenccedila de hidroacutexido de caacutelcio e gel de C-S-H Ainda em relaccedilatildeo agrave Figura

13a e Figura 13c observa-se maior presenccedila de gel de C-S-H na amostra com 5 de aditivo Desse

modo a partir da anaacutelise visual das Figuras nota-se que as pastas com aditivo de oacutexido de caacutelcio

supercalcinado podem apresentar maior presenccedila de gel de C-S-H como observado na literatura [14]

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 31

(a)

(b)

(c)

Figura 12 - Imagens obtidas por MEV de pastas cimentiacutecias para as amostras (a) sem aditivo (b) com 3 de aditivo e

(c) 5 de aditivo

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 32

(a)

(b)

(c)

Figura 13 - Imagens obtidas por MEV de pastas cimentiacutecias para as amostras (a) sem aditivo (b) com 3 de aditivo e

(c) 5 de aditivo

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 33

Dessa forma a anaacutelise dos resultados de MEV estaacute de acordo com o observado nos ensaios

anteriores principalmente em relaccedilatildeo agrave anaacutelise de calorimetria isoteacutermica na qual observou-se que os

aditivos baseados em oacutexido de caacutelcio satildeo capazes de gerar a aceleraccedilatildeo dos processos de hidrataccedilatildeo

e consequentemente a precipitaccedilatildeo de produtos de hidrataccedilatildeo como o gel de C-S-H [23] Aleacutem

disso essa anaacutelise estaacute conforme a bibliografia uma vez que a reaccedilatildeo de hidrataccedilatildeo do aditivo eacute capaz

de gerar hidroacutexido de caacutelcio [6]

45 Conclusotildees do capiacutetulo

Neste capiacutetulo foram analisadas amostras de pastas cimentiacutecias baseadas nos ensaios de

calorimetria isoteacutermica DRX e MEV O ensaio de calorimetria isoteacutermica analisou pastas cimentiacutecias

com o aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado nos teores de 10 20 30 40 50 e 60

sobre a massa de cimento Ainda o ensaio analisou uma amostra de pasta cimentiacutecia sem o aditivo e

uma pasta composta somente do aditivo

A partir dos resultados de calorimetria isoteacutermica observa-se que a reaccedilatildeo do aditivo com aacutegua

gera um intenso pico de liberaccedilatildeo de calor uma vez que a hidrataccedilatildeo do oacutexido de caacutelcio gerando

hidroacutexido de caacutelcio eacute potencialmente exoteacutermica Ainda observa-se que conforme ocorre o aumento

o teor do aditivo menor eacute o tempo de induccedilatildeo maior a velocidade de reaccedilatildeo maior a intensidade do

pico principal de hidrataccedilatildeo e maior a energia liberada pelos processos de hidrataccedilatildeo

As anaacutelises de DRX e MEV foram realizadas para as amostras de pastas sem aditivo e com

3 e 5 do aditivo Nota-se a partir da anaacutelise de DRX que o uso do aditivo aumentou o teor de

portlandita e de fases amorfas correspondentes ao teor de C-S-H conforme a bibliografia [67]

Observa-se na anaacutelise de MEV que o aditivo natildeo alterou de forma significativa a

microestrutura da pasta cimentiacutecia pois as amostras possuem deposiccedilatildeo de produto similares

Entretanto nota-se que a amostra com 3 de aditivo apresenta maior presenccedila de portlandita e gel

de C-S-H Aleacutem disso nota-se na amostra com 5 de aditivo maior presenccedila de gel de C-S-H

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 34

5 Caracterizaccedilatildeo da estabilidade dimensional de argamassas

Com o objetivo de caracterizar o aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado foi

realizado o ensaio de variaccedilatildeo dimensional Este ensaio eacute caracteriacutestico para aditivos compensadores

de retraccedilatildeo uma vez que permite determinar a influecircncia do aditivo na expansatildeo de matrizes

cimentiacutecias conforme determina a ABNT NBR 11768-1 [17]

51 Composiccedilatildeo e preparo de argamassas

A fim de permitir a moldagem dos corpos de prova para o ensaio de determinaccedilatildeo da variaccedilatildeo

dimensional a dosagem de concreto consistecircncia seca foi adaptada para uma argamassa de

consistecircncia plaacutestica Esta alteraccedilatildeo foi necessaacuteria pois os moldes do ensaio possuem pinos metaacutelicos

rosqueados em seu interior os quais natildeo podem sofrer os deslocamentos gerados durante o processo

de moldagem de concretos de consistecircncia seca

A adaptaccedilatildeo da dosagem de concreto para a argamassa foi realizada de forma experimental

mantendo-se fixa a quantidade de cimento e a relaccedilatildeo aacuteguacimento aplicada na dosagem do concreto

Por outro lado a quantidade de agregado miuacutedo foi reduzida em 234 e o agregado grauacutedo foi

retitado da dosagem com o objetivo de garantir uma argamassa de consistecircncia plaacutestica conforme

apresentado na Tabela 10 O aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado foi empregado nas dosagens

de 3 e 5 sobre a massa de cimento

Tabela 10 - Dosagem de materiais para produccedilatildeo de 1 m3 de argamassa

Material Tipo Dosagem (kgm3) Traccedilo unitaacuterio em massa

Cimento CP V ARI RS 3100 100

Agregado miuacutedo Areia artificial graniacutetica 86728 271

Aacutegua Potaacutevel 1457 047

As argamassas foram preparadas em argamassadeira orbital marca Perfecta Curitiba com

capacidade de 20 L com a preacute-mistura do cimento e do aditivo por 30 s a 136 rpm adiccedilatildeo e mistura

da aacutegua por 60 s a 281 rpm e adiccedilatildeo e mistura da areia por 90 s a 281 rpm

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 35

52 Meacutetodos

Imediatamente apoacutes a finalizaccedilatildeo da mistura corpos de prova prismaacuteticos 75 mm x 75 mm x

285 mm (largura x altura x comprimento) foram moldados segundo a norma ABNT NBR 16834 [57]

O processo de cura dos corpos de prova foi realizado conforme determinado por Nunes et al [15]

com o objetivo de simular a cura usual de tubos de concreto

Os autores propuseram a adaptaccedilatildeo da norma ASTM C 157 [19] que consiste na seguinte

metodologia imediatamente apoacutes a moldagem dos corpos de prova estes foram recobertos por papel

filme e colocados em cacircmara uacutemida depois de 1 dia os corpos de prova foram retirados da cacircmara

uacutemida e desformados

A primeira leitura da variaccedilatildeo dimensional foi realizada conforme o procedimento da norma

ABNT NBR 16834 [57] mantendo-se a posiccedilatildeo do corpo de prova de acordo com a indicaccedilatildeo de

seta como mostra a Tabela 14 Em seguida os corpos de prova foram mantidos na cacircmara seca ateacute a

leitura de 180 dias

Figura 14 - Aparato para determinaccedilatildeo para o ensaio de variaccedilatildeo dimensional A seta azul indica a posiccedilatildeo do corpo de

prova durante o ensaio

53 Resultados e discussatildeo

Os resultados obtidos na anaacutelise de variaccedilatildeo dimensional estatildeo apresentados na Figura 15

Observa-se que houve uma reduccedilatildeo da retraccedilatildeo nas amostras com aditivos em relaccedilatildeo agrave amostra

referecircncia sem aditivo Assim argamassas produzidas com o aditivo apresentaram maior estabilidade

volumeacutetrica quando comparadas agraves argamassas referecircncia

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 36

Figura 15 - Resultados de variaccedilatildeo dimensional por idade de argamassas para amostras sem aditivo com 3 de aditivo

e 5 de aditivo

A amostra referecircncia apresentou variaccedilatildeo dimensional de -0089 A reduccedilatildeo de retraccedilatildeo aos

28 dias de idade de ensaio foi de 337 e 787 com o emprego de 3 e 5 de aditivo sobre a massa

de cimento com resultados de variaccedilatildeo dimensional respectivamente de -0086 e -0082

Desse modo para a amostra com 5 de aditivo a reduccedilatildeo de retraccedilatildeo aos 28 dias de idade eacute

maior que o miacutenimo de 5 determinado para caracterizar o aditivo compensador de retraccedilatildeo

conforme a ABNT NBR 11768-1 [17] para aditivos compensadores de retraccedilatildeo tipo G

Observa-se que a maior reduccedilatildeo do valor de variaccedilatildeo dimensional foi de 0008 para 7 dias

a partir da comparaccedilatildeo entre a argamassa referecircncia e a argamassa com 5 de aditivo A reduccedilatildeo de

variaccedilatildeo dimensional foi similar entre as leituras a partir de 7 dias

De acordo com o observado no item 42 a inclusatildeo do aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio

supercalcinado em matrizes cimentiacutecias aumenta a quantidade de portlandita disponiacutevel Os cristais

de portlandita exercem uma pressatildeo durante a sua formaccedilatildeo o que gera uma reaccedilatildeo expansiva Assim

o uso do aditivo compensa a retraccedilatildeo por secagem e a retraccedilatildeo autoacutegena da matriz cimentiacutecia

54 Conclusotildees do capiacutetulo

Neste capiacutetulo foi avaliada a variaccedilatildeo dimensional de amostras de argamassa sem aditivo e

com 3 e 5 de aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado Observa-se que nas amostras

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 37

com 3 e 5 de aditivo houve reduccedilatildeo de retraccedilatildeo aos 28 dias de idade respectivamente de 337 e

787 em relaccedilatildeo agrave amostra sem aditivo As amostras apresentaram comportamento similar ao longo

do ensaio realizado ateacute 180 dias

A amostra com 5 de aditivo apresentou reduccedilatildeo de retraccedilatildeo aos 28 dias em relaccedilatildeo agrave

amostra sem aditivo conforme determina a ABNT NBR 11768-1 [17] para aditivos compensadores

de retraccedilatildeo tipo G Desse modo nota-se que argamassas produzidas com o aditivo possuem maior

estabilidade volumeacutetrica

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 38

6 Produccedilatildeo de concreto em laboratoacuterio

Concretos foram produzidos em laboratoacuterio com o propoacutesito de avaliar a influecircncia do uso

do aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado nestas amostras Para tal foram realizados os ensaios de

resistecircncia agrave compressatildeo e absorccedilatildeo de aacutegua apoacutes imersatildeo e fervura e iacutendice de vazios As amostras

de concreto analisadas foram as contendo 3 e 5 de aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado

assim como a amostra sem aditivo

61 Composiccedilatildeo e preparo de concretos

A fim de analisar a aplicaccedilatildeo do aditivo compensador de retraccedilatildeo em tubos de concreto optou-

se por utilizar uma dosagem de concreto normalmente empregada para a fabricaccedilatildeo de tubos Esse

concreto caracteriza-se por uma consistecircncia seca pois os tubos satildeo moldados por vibro-compactaccedilatildeo

e os moldes satildeo removidos aproximadamente 5 min apoacutes sua moldagem

A dosagem de concreto utilizada estaacute descrita na Tabela 11 desenvolvida pela empresa

Fermix Tubos para fabricar tubos tipo PA-2 com reforccedilo de armadura metaacutelica Foram utilizados os

materiais descritos no capiacutetulo 3

Tabela 11 - Dosagem de materiais para produccedilatildeo de 1 m3 de concreto para fabricaccedilatildeo de tubos

Material Tipo Dosagem (kgm3) Traccedilo unitaacuterio em massa

Cimento CP V ARI RS 3100 100

Agregado miuacutedo Areia artificial graniacutetica 11315 365

Agregado grauacutedo Brita graniacutetica B0 2263 073

Agregado grauacutedo Brita graniacutetica B1 5301 171

Aacutegua Potaacutevel 1457 047

Observa-se que a dosagem de concreto em questatildeo possui relaccedilatildeo aacuteguacimento inferior agrave

050 conforme determina a ABNT NBR 8890 [9] para tubos destinados agrave redes de aacutegua pluvial Aleacutem

disso o traccedilo de concreto possui um teor de argamassa igual a 656 conforme meacutetodo do IPT

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 39

(1+teor de agregado miuacutedo por quilograma de cimento 1+ teor de agregado total por quilograma de

cimento) [3031]

O teor de argamassa utilizado eacute aproximadamente 20 superior ao teor em concretos

convencionais para garantir melhor acabamento superficial do tubo e o recobrimento adequado das

armaduras utilizadas para reforccedilo do elemento

Os concretos selecionados para anaacutelise foram o de referecircncia (sem aditivo) e contendo 3 e

5 de aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado sobre a massa de cimento Lotes de 25 L

foram produzidos em betoneira estacionaacuteria de 50 L eixo vertical e mistura forccedilada conforme

determina a ABNT NBR 12821 [58] O procedimento de mistura pode ser visto na Figura 16a

(a) (b) (c)

Figura 16 - Produccedilatildeo dos corpos de prova de concreto (a) mistura dos materiais na betoneira (b) preenchimento do

molde com 1 camada de concreto (c) aplicaccedilatildeo de energia com o soquete para compactaccedilatildeo do concreto

Imediatamente apoacutes a mistura do concreto foram moldados corpos de prova ciliacutendricos na

dimensatildeo de 100 mm de diacircmetro por 200 mm de altura A moldagem dos corpos de prova foi

realizada com o auxiacutelio de soquete metaacutelico dotado de guia para aplicaccedilatildeo de energia conforme

descreve a ABNT NBR 7182 [59]

O processo de moldagem dos corpos de prova estaacute apresentado nas Figura 16b e Figura 16c

Os corpos de prova foram desmoldados 24 h apoacutes a moldagem cobertos com lona plaacutestica e mantidos

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 40

no laboratoacuterio em condiccedilotildees de temperatura e umidade respectivamente de 23plusmn1 ordmC e 58plusmn2 de ateacute

a data de realizaccedilatildeo dos ensaios

62 Meacutetodos de ensaio para avaliaccedilatildeo de concretos

621 Resistecircncia agrave compressatildeo

O ensaio de resistecircncia agrave compressatildeo tem o intuito de verificar a influecircncia do uso do aditivo

na resistecircncia mecacircnica de concretos O ensaio foi realizado com 3 corpos de prova ciliacutendricos de

100 mm de diacircmetro e 200 mm de altura retificados nas idades de 1 3 e 28 dias Foi utilizada uma

prensa universal TONI PACT 3000 de 100 tf A velocidade de aplicaccedilatildeo de pressatildeo foi igual a 045

MPas seguindo as recomendaccedilotildees da ABNT NBR 5739 [60]

622 Absorccedilatildeo apoacutes imersatildeo e fervura e iacutendice de vazios

O ensaio tem o intuito de verificar a influecircncia do aditivo na porosidade acessiacutevel agrave aacutegua da

matriz Este foi realizado com 3 corpos de prova ciliacutendricos de 100 mm de diacircmetro e 200 mm de

altura para a idade de 28 dias seguindo a ABNT NBR 9778 [61]

Os corpos de prova foram imersos em aacutegua por 3 dias e sua massa saturada foi determinada

Entatildeo foram secos a 60 oC por 3 dias e sua massa seca foi medida A absorccedilatildeo de aacutegua foi calculada

pela diferenccedila entre a massa saturada e seca em valores porcentuais em relaccedilatildeo agrave massa seca

63 Resultados e discussatildeo

631 Resistecircncia agrave compressatildeo

A Tabela 12 resume os resultados meacutedios de resistecircncia agrave compressatildeo dos concretos com o

desvio padratildeo e anaacutelise de variacircncia ldquoAnovardquo de cada medida Observa-se clara influecircncia do aditivo

compensador de retraccedilatildeo no aumento de resistecircncia mecacircnica do concreto em relaccedilatildeo agrave referecircncia

A amostra com 5 de aditivo apresentou maior resistecircncia agrave compressatildeo em todas as idades

analisadas

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 41

A partir da anaacutelise da Tabela 12 em relaccedilatildeo agrave Anova com uma confiabilidade de 95 obteve-

se o valor de ldquoprdquo inferior a 005 (5) para as amostras nas idades de ensaio de 1 3 e 28 dias Assim

observa-se que a diferenccedila entre as amostras referecircncia com 30 de aditivo e com 50 de aditivo

satildeo estatisticamente significativas para as trecircs idades de ensaio analisadas

Tabela 12 - Resultados meacutedios de resistecircncia agrave compressatildeo nas diferentes idades

Amostra fcm1 (MPa) fcm3 (MPa) fcm28 (MPa)

Sem aditivo 119 plusmn 056 149 plusmn 015 181 plusmn 078

30 de aditivo 130 plusmn 040 187 plusmn 051 197 plusmn 064

50 de aditivo 140 plusmn 050 196 plusmn 035 209 plusmn 028

Anova 00057 00019 00306

p

Concretos produzidos com o aditivo apresentaram maiores resistecircncias agrave compressatildeo que o

concreto referecircncia em todas as idades analisadas Empregando 3 de aditivo a resistecircncia agrave

compressatildeo aumenta 92 255 e 88 nas idades de 1 3 e 28 dias respectivamente Concretos

produzidos com 5 do aditivo apresentaram valores de resistecircncia a compressatildeo 177 315 e 157

superiores ao concreto referecircncia nas idades de 1 3 e 28 dias respectivamente

Conforme observado nos resultados de calorimetria isoteacutermica o aditivo compensador de

retraccedilatildeo contribui para acelerar a cineacutetica de hidrataccedilatildeo do cimento o que eacute capaz de aumentar o

preenchimento dos poros da matriz cimentiacutecia Assim essa aceleraccedilatildeo contribui para aumentar a

velocidade de formaccedilatildeo e precipitaccedilatildeo de C-S-H na matriz Com isso o emprego do aditivo promove

aumento na resistecircncia agrave compressatildeo do concreto

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 42

632 Absorccedilatildeo apoacutes imersatildeo e fervura e iacutendice de vazios

Os resultados obtidos de absorccedilatildeo de aacutegua e iacutendice de vazios por imersatildeo e fervura para

concretos na idade de 28 dias estatildeo apresentados na Figura 17 com o desvio padratildeo de cada resultado

Concretos produzidos com 3 de aditivo apresentaram valores de absorccedilatildeo de aacutegua e iacutendice de vazios

51 e 67 inferiores em relaccedilatildeo agrave amostra sem aditivo Empregando 5 do aditivo a absorccedilatildeo de

aacutegua e iacutendice de vazios diminuiacuteram 80 e 90 respectivamente

Figura 17 - Resultados meacutedios de absorccedilatildeo de aacutegua e iacutendice de vazios por imersatildeo e fervura obtidos de amostras sem

aditivo com 3 de aditivo e 5 de aditivo

Os resultados do ensaio de absorccedilatildeo de aacutegua e iacutendice de vazios por imersatildeo e fervura estatildeo

de acordo com o observado nos resultados de calorimetria isoteacutermica e resistecircncias agrave compressatildeo

pois o uso do aditivo promove o preenchimento dos poros de elementos cimentiacutecios

64 Conclusotildees do capiacutetulo

Neste capiacutetulo foram analisadas amostras de concreto produzidas em laboratoacuterio para os

ensaios de resistecircncia agrave compressatildeo e absorccedilatildeo de aacutegua apoacutes imersatildeo e fervura e iacutendice de vazios As

amostras de concreto analisadas foram as contendo 3 e 5 de aditivo de oacutexido de caacutelcio

supercalcinado comparadas em relaccedilatildeo agrave amostra sem aditivo

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 43

Concretos produzidos com 3 de aditivo apresentaram ganho de resistecircncia agrave compressatildeo de

92 255 e 88 nas idades de 1 3 e 28 dias respectivamente A amostra com 5 de aditivo

apresentou aumento de valores de resistecircncia agrave compressatildeo de 177 315 e 157 nas idades de 1 3

e 28 dias respectivamente em relaccedilatildeo agrave amostra sem aditivo

A anaacutelise ldquoAnovardquo foi aplicada entre as amostras e comprovou a significacircncia dos resultados

para as trecircs idades de ensaio analisadas

Os resultados obtidos a partir do ensaio de absorccedilatildeo de aacutegua e iacutendice de vazios por imersatildeo e

fervura apresentam valores menores para as amostras com o aditivo em relaccedilatildeo agrave amostra sem

aditivo Entretanto os resultados obtidos natildeo possuem diferenccedila significativa entre as amostras

analisadas o que prejudica a anaacutelise da influecircncia do aditivo nas propriedades fiacutesicas do concreto

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 44

7 Produccedilatildeo de tubos de concreto

Neste capiacutetulo eacute apresentado o processo de produccedilatildeo de tubos de concreto com o objetivo de

analisar a influecircncia do aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado nas propriedades fiacutesicas e

mecacircnicas desses elementos Os resultados do estudo compreendem tubos utilizados em redes de

aacutegua pluviais e esgoto sanitaacuterio Para tal satildeo analisados e discutidos os ensaios de compressatildeo

diametral e absorccedilatildeo de aacutegua por imersatildeo e fervura

71 Composiccedilatildeo de tubos de concreto

Os materiais aplicados nessa parte da campanha experimental estatildeo descritos na Tabela 2 e

no item 31 A dosagem utilizada para a produccedilatildeo de tubos de concreto foi fornecida pela empresa

Fermix Tubos para fabricar tubos tipo PA-2 com reforccedilo de armadura metaacutelica conforme descrito na

Tabela 11 e no item 61 Optou-se pela produccedilatildeo dessa categoria de tubos pois satildeo amplamente

utilizados no Brasil

Para a produccedilatildeo de tubos de concreto foram usadas as dosagens de amostras sem aditivo e

com 3 e 5 de aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado Assim foram produzidas trecircs

misturas diferentes conforme a amostra com trecircs tubos de concreto para cada amostra

72 Descriccedilatildeo dos tubos

Os tubos de concreto produzidos nesse estudo tinham diacircmetro nominal de 1000 mm como

ilustra a Figura 18 O diacircmetro nominal de 1000 mm foi selecionado com o objetivo de facilitar o

processo de produccedilatildeo uma vez que a faacutebrica manteacutem o conjunto de peccedilas e de armaduras disponiacuteveis

para este diacircmetro devido sua ampla utilizaccedilatildeo O volume estimado de cada tubo de concreto eacute de

05292 m3

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 45

Figura 18 - Principais dimensotildees (em mm) de tubos de concreto PA2 produzidos

Estudos com tubos de concreto com diacircmetro nominal de 1000 mm satildeo encontrados na

bibliografia [3] Os tubos satildeo classificados como PA2 a partir da classe de resistecircncia destinados

para atender o transporte de aacuteguas pluviais conforme a norma ABNT NBR 8890 [9] O reforccedilo

estrutural com armadura foi idecircntico para todos os tubos produzidos conforme o modelo padratildeo da

faacutebrica para tubos PA2 A composiccedilatildeo deste reforccedilo foi determinada conforme a ABNT NBR 8890

[9]

Aleacutem disso para manter o padratildeo de produccedilatildeo os tubos foram moldados a partir do

procedimento de produccedilatildeo da faacutebrica Dessa forma os materiais foram provenientes da mesma fonte

os tubos foram moldados no mesmo dia de forma subsequente e a partir dos mesmos equipamentos

e matildeo de obra Os materiais e dosagens empregados satildeo conforme o descrito no item 61

73 Processo de produccedilatildeo de tubos de concreto

Em primeiro lugar o accedilo foi cortado e a armadura foi previamente montada na Fermix Tubos

por uma equipe especializada Posteriormente a armadura foi fixada no interior do molde do tubo de

concreto com o auxiacutelio de um anel como mostra a Figura 19a Em seguida o conjunto (molde e

armadura) foi transportado para o interior da maacutequina de vibro-compressatildeo com o auxiacutelio do sistema

de pontes rolantes como apresenta a Figura 19b

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 46

(a) (b)

Figura 19 - Montagem do conjunto molde e armadura para fabricaccedilatildeo de tubos de concreto (a) fixaccedilatildeo da armadura no

molde (b) transporte do conjunto para a maacutequina de vibro-compressatildeo

Apoacutes o posicionamento correto do molde foi iniciada a produccedilatildeo de concreto Para tal foi

utilizada a maacutequina disponiacutevel na faacutebrica do modelo VRF e marca Menegotti A primeira etapa do

processo automaacutetico de produccedilatildeo do concreto consiste no lanccedilamento do cimento no misturador

como mostra a Figura 20

Figura 20 - Lanccedilamento do cimento no misturador para a produccedilatildeo do concreto para tubos

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 47

A segunda etapa do processo consiste no lanccedilamento de agregados no misturador a partir da

esteira como apresenta a Figura 21a O processo de mistura dos materiais foi de 150 s para a

produccedilatildeo de 1 m3 de concreto Previamente o aditivo compensador de retraccedilatildeo foi pesado

manualmente a partir de balanccedila eletrocircnica portaacutetil e foi colocado no misturador por um operador

no iniacutecio da mistura como mostra a Figura 21b

(a) (b)

Figura 21 - Processo de produccedilatildeo do concreto para tubos (a) transporte de agregados na esteira (b) lanccedilamento direto

do aditivo no misturador

Em seguida o concreto foi lanccedilado diretamente no equipamento de vibro-compressatildeo a partir

de esteiras automaacuteticas como apresenta a Figura 22a Por fim o procedimento de compactaccedilatildeo da

ponta do tubo de concreto apoacutes o preenchimento total do molde foi realizado a partir de anel

giratoacuterio Apoacutes a compactaccedilatildeo do concreto o conjunto (tubo de concreto no interior do molde) foi

imediatamente transportado para o piso para a retirada do molde com o auxiacutelio do sistema de pontes

rolantes como mostram as Figura 22b e Figura 22c

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 48

(a) (b) (c)

Figura 22 - Processo de moldagem do tubo de concreto (a) lanccedilamento do concreto no molde metaacutelico (b) e (c)

retirada do molde do tubo

Observou-se que durante o processo de produccedilatildeo dos tubos com 3 de aditivo a consistecircncia

do concreto desses tubos foi similar em relaccedilatildeo aos tubos sem aditivo Por outro lado observou-se

que o processo de produccedilatildeo dos tubos com 5 de aditivo apresentou um concreto mais consistente

durante a moldagem em relaccedilatildeo ao tubo de referecircncia

Dessa forma foi possiacutevel a moldagem de todos os tubos sem a adiccedilatildeo de aacutegua em relaccedilatildeo agrave

dosagem prevista O uso da mesma dosagem para todos os tubos permite comparar de forma efetiva

o efeito do aditivo nas amostras em questatildeo

Apoacutes a retirada dos moldes os tubos receberam acabamento final realizado por um operador

com o uso de desempenadeira e broxa plaacutesticas como mostra a Figura 23a Assim o tubo de concreto

foi coberto com lona plaacutestica por dois dias para evitar a perda de aacutegua como mostra a Figura 23b

Os tubos foram mantidos em local coberto e expostos ao ar ateacute a realizaccedilatildeo dos ensaios

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 49

(a) (b)

Figura 23 - Produccedilatildeo de tubos de concreto (a) acabamento final com auxiacutelio de desempenadeira e (b) cobertura do tubo

com lona plaacutestica apoacutes o acabamento

74 Meacutetodos

741 Compressatildeo diametral

A anaacutelise de compressatildeo diametral permite determinar a influecircncia do aditivo nas

propriedades mecacircnicas dos tubos de concreto de acordo com a ABNT NBR 8890 [9] O ensaio de

compressatildeo diametral foi realizado na Fermix Tubos a partir do meacutetodo de trecircs cutelos com a maacutequina

da marca Kratus e com ceacutelula de carga de 60 ton A velocidade de aplicaccedilatildeo de carga durante o ensaio

foi igual a 20 kNmin como recomenda a ABNT NBR 8890 [9]

Neste meacutetodo de ensaio o tubo de concreto foi apoiado em dois cutelos de madeira inferiores

separados em 20 cm e um cutelo de madeira superior centralizado acoplado ao equipamento

articulado O deslocamento vertical foi medido no ensaio conforme o deslocamento do pistatildeo como

mostra a Figura 24a e Figura 24b

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 50

(a) (b)

Figura 24 - Ensaio de compressatildeo diametral para tubo de concreto (a) tubo posicionado na maacutequina de ensaio com

painel de controle e (b) destaque para o apoio de trecircs cutelos

742 Absorccedilatildeo apoacutes imersatildeo e fervura e iacutendice de vazios

A influecircncia do aditivo nos tubos de concreto foi determinada conforme a ABNT NBR 9778

[61] Para tal foram extraiacutedos 3 testemunhos de cada conjunto de tubos de concreto em torno de 1

kg cada como determina a ABNT NBR 8890 [9] Os corpos de prova foram analisados em relaccedilatildeo agrave

absorccedilatildeo de aacutegua e iacutendice de vazios apoacutes saturaccedilatildeo e fervura conforme descrito no item 622

75 Resultados

751 Compressatildeo diametral

A Figura 25a apresenta os resultados de compressatildeo diametral individuais de trecircs tubos de

concreto para a amostra sem aditivo Observa-se que os trecircs tubos apresentaram comportamento

diferente ao longo de todo deslocamento principalmente os tubos ldquosem aditivo 2rdquo e ldquosem aditivo 3rdquo

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 51

(a)

(b)

(c)

Figura 25 - Resultados de compressatildeo diametral de trecircs tubos de concreto (a) amostra sem aditivo (b) amostra com 3

de aditivo e (c) amostra com 5 de aditivo

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 52

Aleacutem disso nota-se na Figura 25a que apoacutes a carga de pico os tubos apresentaram reduccedilatildeo

na capacidade de resistecircncia ateacute o deslocamento de 75 mm aproximadamente Esse fato ocorre

devido o posicionamento central da armadura metaacutelica em relaccedilatildeo agrave espessura do tubo sendo

necessaacuterio que ocorra um niacutevel de abertura inicial de fissura para solicitar a armadura [4]

A Figura 25b mostra os resultados de compressatildeo diametral individuais de trecircs tubos de

concreto para a amostra com 3 de aditivo Nota-se que apoacutes a carga de pico os tubos apresentaram

reduccedilatildeo na capacidade de resistecircncia ateacute o deslocamento de 100 mm aproximadamente Assim

observa-se que a amostra com 3 de aditivo apresentou carga de pico para um deslocamento maior

em relaccedilatildeo agrave amostra sem aditivo

A Figura 25c apresenta os resultados de compressatildeo diametral individuais de trecircs tubos de

concreto para a amostra com 5 de aditivo Observa-se que apoacutes a carga de pico os tubos

apresentaram reduccedilatildeo na capacidade de resistecircncia ateacute o deslocamento aproximadamente de 100

mm Assim nota-se que a amostra com 5 de aditivo apresentou carga de pico para um deslocamento

maior em relaccedilatildeo agrave amostra sem aditivo

A Figura 26 mostra as curvas tiacutepicas das amostras de tubo sem aditivo com 3 e 5 de

aditivo conforme o ensaio de compressatildeo diametral A curva tiacutepica selecionada para cada amostra

foi a respectiva curva que apresentou comportamento intermediaacuterio entre os trecircs tubos ensaiados por

amostra Nota-se que as amostras de tubos com 3 de aditivo e 5 de aditivo apresentaram valores

de carga maiores em relaccedilatildeo ao tubo de concreto sem aditivo

Figura 26 - Comparaccedilatildeo de resultados de compressatildeo diametral de trecircs tubos de concreto entre as amostras sem aditivo

com 3 de aditivo e 5 de aditivo

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 53

Na Figura 26 observa-se que na regiatildeo de deslocamento entre 50 e 100 mm a carga de pico

foi maior para as amostras com aditivo com 3 e 5 de aditivo Tal fato ocorre porque esta regiatildeo

do graacutefico refere-se ao comportamento do concreto poacutes-fissuraccedilatildeo que foi alterado entre as amostras

a partir do uso de aditivos baseados em oacutexido de caacutelcio supercalcinado [4]

A Tabela 13 apresenta os valores de cargas de fissura obtidos a partir do ensaio de compressatildeo

diametral para cada amostra Observa-se que os tubos de concretos com 3 e 5 de aditivo

apresentaram crescimento de valores maacuteximos de cargas de fissura respectivamente de 293 e 260

em relaccedilatildeo ao concreto sem aditivo Aleacutem disso os tubos de concreto com 3 e 5 de aditivo

apresentaram valores superiores de cargas de fissura em relaccedilatildeo ao valor miacutenimo de 60 kNm

estabelecido na ABNT NBR 8890 [9] para o tipo de tubo em questatildeo

Tabela 13 - Resultados de carga de fissura a partir do ensaio de compressatildeo diametral

Amostra de

tubo

Carga de fissura

(kNm)

Carga de fissura

maacutexima (kNm)

Valor meacutedio (kNm)

(Desvio Padratildeo)

Coeficiente de

variaccedilatildeo ()

Sem aditivo

513

593 551 (402) 729 547

593

3 aditivo

660

767 696 (615) 885 767

660

5 aditivo

681

747 702 (385) 548 747

680

A Tabela 14 mostra os valores de cargas de ruptura obtidos no ensaio de compressatildeo diametral

para cada amostra Nota-se que os concretos com 3 e 5 de aditivo apresentaram respectivamente

valores maacuteximos de cargas de ruptura maiores de 138 e 58 em relaccedilatildeo ao concreto sem aditivo

Ainda as trecircs amostras apresentaram apenas um resultado de cada tubo ensaiado que apresentou

carga de ruptura maior que o limite de 90 kNm estabelecido na ABNT NBR 8890 [9]

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 54

Tabela 14 - Resultados de carga de ruptura a partir do ensaio de compressatildeo diametral

Amostra de

tubo

Carga de ruptura

(kNm)

Carga de ruptura

maacutexima (kNm)

Valor meacutedio (kNm)

(Desvio Padratildeo)

Coeficiente de

variaccedilatildeo ()

Sem aditivo

807

920 858 (575) 671 847

920

3 aditivo

887

1047 916 (1193) 1303 1047

813

5 aditivo

873

973 891 (749) 841 973

827

Conforme a bibliografia [34] nota-se que o ensaio de compressatildeo diametral pode apresentar

coeficientes de variaccedilatildeo consideraacuteveis entre os corpos de prova da mesma amostra como observado

em estudos de tubos de concreto reforccedilados com armaduras e fibras metaacutelicas

Em siacutentese tubos de concreto com o aditivo apresentaram maiores resistecircncias agraves cargas de

fissura e de ruptura no ensaio de compressatildeo diametral em relaccedilatildeo aos tubos sem aditivo Tal fato eacute

observado principalmente nos resultados de carga de fissura e na respectiva regiatildeo do graacutefico pois

esses valores estatildeo relacionados ao desempenho do concreto sem influecircncia da armadura

Assim como observado nos concretos produzidos em laboratoacuterio o aditivo baseado em oacutexido

de caacutelcio supercalcinado gerou aumento de resistecircncia nos tubos de concreto Tal fato contribui para

preencher os poros da matriz cimentiacutecia e promove o aumento da velocidade de formaccedilatildeo e

precipitaccedilatildeo de C-S-H na matriz Com isso eacute possiacutevel concluir que o emprego do aditivo promove

aumento de resistecircncia do concreto

752 Absorccedilatildeo apoacutes imersatildeo e fervura e iacutendice de vazios

Os resultados obtidos a partir dos ensaios de absorccedilatildeo de aacutegua e iacutendice de vazios por imersatildeo

e fervura para corpos de provas preparados a partir de testemunhos extraiacutedos de tubos de concreto

estatildeo apresentados na Figura 27 Concretos produzidos com 3 de aditivo apresentaram valores

menores de absorccedilatildeo de aacutegua e iacutendice de vazios de 068 e 076 respectivamente em relaccedilatildeo agrave

amostra sem aditivo O emprego de 5 do aditivo em tubos resultou na diminuiccedilatildeo da absorccedilatildeo de

aacutegua e iacutendice de vazios de 818 e 718 respectivamente

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 55

Figura 27 - Resultados meacutedios de absorccedilatildeo de aacutegua e iacutendice de vazios por imersatildeo e fervura de amostras de tubos de

concreto sem aditivo com 3 de aditivo e 5 de aditivo

Nota-se que as amostras extraiacutedas dos tubos com aditivo apresentaram menor absorccedilatildeo de

aacutegua e iacutendice de vazios em relaccedilatildeo a amostra sem aditivo Tambeacutem a diminuiccedilatildeo da absorccedilatildeo de

aacutegua e iacutendice de vazios gerada pelo uso do aditivo foi observada nos concretos produzidos em

laboratoacuterio uma vez que a aplicaccedilatildeo do aditivo promove o preenchimento dos poros de matrizes

cimentiacutecios Assim os resultados do ensaio estatildeo conforme o observado nos resultados de

calorimetria isoteacutermica e os ensaios realizados nos concretos produzidos em laboratoacuterio

Todavia estes resultados natildeo apresentaram diferenccedila expressiva o que dificulta a anaacutelise da

influecircncia do aditivo nesta propriedade Todas as amostras estatildeo conforme o limite de absorccedilatildeo de

8 determinado pela ABNT NBR 8890 [9]

76 Conclusotildees do capiacutetulo

Neste capiacutetulo foram avaliados os tubos de concreto produzidos com a amostra sem aditivo

e as amostras com 3 e 5 de aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado O estudo analisou

trecircs resultados do ensaio de compressatildeo diametral por amostra A partir dessas amostras foram

extraiacutedos corpos de prova para realizar o ensaio de absorccedilatildeo apoacutes imersatildeo e fervura e iacutendice de vazios

Os resultados obtidos no ensaio de compressatildeo diametral apresentaram comportamento similar ao

longo de todo deslocamento para cada amostra

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 56

A partir dos resultados graacuteficos do ensaio de compressatildeo diametral observa-se que apoacutes a

carga de pico as amostras sem aditivo apresentaram reduccedilatildeo na capacidade de resistecircncia ateacute o

deslocamento aproximadamente de 75 mm Por outro lado as amostras com 3 e 5 de aditivo

apresentaram reduccedilatildeo na capacidade de resistecircncia ateacute o deslocamento aproximadamente de 100

mm Assim nota-se que as amostras com aditivo apresentaram carga de pico para um deslocamento

maior em relaccedilatildeo agrave amostra sem aditivo

Aleacutem disso nos resultados graacuteficos do ensaio nota-se na regiatildeo de deslocamento entre 50 e

100 mm que a carga de pico foi significativamente maior para as amostras com aditivo com 3 e 5

de aditivo em relaccedilatildeo agrave amostra referecircncia Esta regiatildeo do graacutefico refere-se ao comportamento de

poacutes-fissuraccedilatildeo do concreto o que mostra a influecircncia do aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio

supercalcinado no comportamento de tubos de concreto [4]

A partir dos valores obtidos no ensaio de compressatildeo diametral nota-se que as amostras com

3 e 5 de aditivo apresentaram valores maacuteximos de cargas de fissura maiores respectivamente em

relaccedilatildeo ao concreto sem aditivo de 293 e 260 Ademais as amostras com o aditivo possuem

valores superiores de cargas de fissura conforme determina a ABNT NBR 8890 [9] para tubos PA2

Em relaccedilatildeo aos resultados obtidos a partir dos ensaios de absorccedilatildeo de aacutegua e iacutendice de vazios por

imersatildeo e fervura nota-se que as amostras com aditivo apresentaram valores menores em relaccedilatildeo agrave

amostra sem aditivo Contudo os resultados obtidos no ensaio natildeo apresentaram diferenccedila relevante

entre as amostras o que impede a anaacutelise da influecircncia do aditivo nas propriedades fiacutesicas de tubos

de concreto

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 57

8 Procedimento de fabricaccedilatildeo cura e utilizaccedilatildeo de tubos de concreto com

oacutexido de caacutelcio supercalcinado

Para a produccedilatildeo de tubos de concreto eacute fundamental selecionar materiais adequados

conforme ensaios de laboratoacuterio para a caracterizaccedilatildeo dos materiais e normas teacutecnicas pertinentes

Dessa forma com o desenvolvimento da tecnologia dos materiais aleacutem da aplicaccedilatildeo de materiais

convencionais para a produccedilatildeo de concreto satildeo aplicados adiccedilotildees e aditivos

A norma ABNT NBR 11768-1 [17] determina a anaacutelise de requisitos gerais para aditivos

usuais no Brasil Desse modo a norma relaciona a propriedade do aditivo com os respectivos meacutetodos

de ensaio e requisitos Em relaccedilatildeo ao aditivo composto por oacutexido de caacutelcio supercalcinado eacute

pertinente analisar as propriedades de homogeneidade do material e a uniformidade de sua cor Ainda

os requisitos especiacuteficos para aditivos compensadores de retraccedilatildeo satildeo determinados na ABNT NBR

11768-1 [17] conforme a caracterizaccedilatildeo de aditivos com aspecto de poacute

Eacute fundamental compor a amostragem de aditivos em poacute Para aditivos comercializados em

recipientes como tambores e contecircineres eacute necessaacuterio destacar nestes as respectivas identificaccedilotildees e

informaccedilotildees do aditivo Por outro lado para aditivos comercializados a granel eacute fundamental a

transmissatildeo das identificaccedilotildees e informaccedilotildees no momento do despacho

Aleacutem disso a norma ABNT NBR 8890 [9] determina que aditivos para concreto de tubos

devem ser armazenados em locais apropriados Assim estes locais devem proteger os aditivos de

intempeacuteries umidade e calor e eacute necessaacuterio respeitar o prazo de validade desses materiais

Apoacutes a seleccedilatildeo dos materiais eacute necessaacuterio realizar a dosagem do concreto Para tal satildeo

determinadas as proporccedilotildees de materiais mais adequadas Neste estudo a dosagem de concreto

aplicada foi a usual da faacutebrica para produccedilatildeo de tubos PA2 Vale ressaltar que o aditivo eacute adicionado

ou seja natildeo eacute necessaacuteria a substituiccedilatildeo parcial sobre a massa de cimento ou agregado miuacutedo o que

facilita a dosagem de concreto

Propotildeem-se que o estudo de dosagem contemple a umidade oacutetima do concreto com o aditivo

Desse modo a partir da umidade oacutetima eacute possiacutevel obter a quantidade de aacutegua adequada para a

consistecircncia ideal do concreto o que permite melhor desempenho do tubo No estudo realizado a

quantidade de aacutegua foi a mesma para todas as amostras com o objetivo de comparar as amostras a

partir da uacutenica variaacutevel de uso do aditivo

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 58

Para a produccedilatildeo de tubos de concreto armado eacute necessaacuteria a montagem preacutevia do reforccedilo de

accedilo o que usualmente eacute produzido na proacutepria faacutebrica de tubos como mostra a Figura 28a Apoacutes a

produccedilatildeo do reforccedilo de accedilo eacute necessaacuterio posicionaacute-lo no interior do molde o que possibilita o

transporte do conjunto para o interior da maacutequina de vibraccedilatildeo conforme a Figura 28b Deve-se

posicionar a armadura para que o seu cobrimento miacutenimo no tubo seja respeitado

(a) (b)

Figura 28 - Etapas preacutevias para a produccedilatildeo de tubos de concreto (a) montagem do reforccedilo de accedilo (b) fixaccedilatildeo do

reforccedilo de accedilo no molde

No estudo em questatildeo foi realizada a produccedilatildeo de tubos de concreto PA2 com o aditivo

baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado Para tal o processo de produccedilatildeo do concreto foi realizado

a partir da mistura automaacutetica dos materiais no misturador conforme o padratildeo da faacutebrica Durante a

mistura do concreto o aditivo anteriormente pesado de forma manual foi colocado no misturador por

um operador como mostra a Figura 29

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 59

Figura 29 - Lanccedilamento manual do aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado no misturador para a produccedilatildeo de tubos de

concreto

Contudo para uma operaccedilatildeo em larga escala este meacutetodo de produccedilatildeo pode causar erros e

atrasar o processo de produccedilatildeo principalmente devido ao trabalho manual Dessa forma propotildee-se

que o aditivo seja armazenado e dosado de acordo com o procedimento usual do cimento aplicado na

fabricaccedilatildeo de tubos de concreto uma vez que ambos os materiais possuem aspecto de poacute

Eacute proposto na literatura que o cimento utilizado na produccedilatildeo de tubos de concreto deve ser

armazenado em silos metaacutelicos a granel o que facilita a dosagem por massa Ainda recomenda-se

realizar a dosagem gravitacional bem como posicionar o dosador gravitacional sobre o misturador

a fim de garantir a descarga integral dos materiais conforme a Figura 30 [29]

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 60

Figura 30 - Silo de cimento gravitacional posicionado sobre o misturador para a fabricaccedilatildeo de tubos de concreto

No caso da impossibilidade de utilizar o misturador por gravidade eacute recomendado aplicar

transportadores helicoidais Sobretudo para plantas nas quais o silo de cimento estaacute posicionado em

niacutevel diferente do misturador [29]

Em seguida a mistura do concreto este eacute lanccedilado diretamente no molde previamente acoplado

na maacutequina de vibraccedilatildeo O modo de lanccedilamento depende do layout especiacutefico da faacutebrica como eacute

funccedilatildeo do nuacutemero de moldes que recebem o concreto e tipo de misturador Este transporte entre a

unidade dosadora e o local do sistema produtivo pode ser realizado por vagonetas skip ou esteiras

transportadoras A partir da fabricaccedilatildeo de tubos de concreto com aditivo observou-se que o transporte

deste concreto ateacute o molde deve ser realizado conforme o procedimento usual da faacutebrica a partir do

uso de esteiras rolantes como mostra a Figura 31

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 61

Figura 31 - Transporte do concreto do misturador para o molde na maacutequina de vibro-compressatildeo a partir do uso de

esteiras rolantes

Posteriormente a moldagem do tubo estes devem ser retirados da maacutequina e posicionados na

aacuterea destinada para a cura na posiccedilatildeo vertical como determina a ABNT NBR 8890 [9] Apoacutes a cura

os tubos devem ser transportados para a aacuterea de estocagem Este processo natildeo difere para os tubos

produzidos com o aditivo

A cura por proteccedilatildeo superficial eacute a cura inicial usualmente aplicada para tubos de concreto

A partir da produccedilatildeo de tubos de concreto com o aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado

produzidos neste estudo observou-se que o procedimento convencional de cura pode ser aplicado

para tubos com aditivo conforme a Figura 32 Assim o procedimento convencional de acabamento

das superfiacutecies internas e externas pode ser aplicado para os tubos produzidos com aditivo

Figura 32 - Processo de cura de tubos de concreto com cobertura de lona plaacutestica apoacutes o acabamento

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 62

81 Conclusotildees do capiacutetulo

Neste capiacutetulo foi analisado o procedimento de fabricaccedilatildeo cura e utilizaccedilatildeo de tubos de

concreto com oacutexido de caacutelcio supercalcinado a partir de estudos e normas teacutecnicas pertinentes assim

como as observaccedilotildees realizadas durante a produccedilatildeo de tubos de concreto com o aditivo na faacutebrica

As normas ABNT NBR 11768-1 [17] e ABNT NBR 8890 [9] especificam diretrizes para a

anaacutelise amostragem e armazenamento de aditivos com aspecto de poacute Esses requisitos devem ser

aplicados para o uso do aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado para a produccedilatildeo de tubos de

concreto

A dosagem de concreto utilizada no estudo foi a usual da faacutebrica para produccedilatildeo de tubos PA2

para o concreto sem o aditivo Para amostras com 3 e 5 de aditivo de oacutexido de caacutelcio

supercalcinado a dosagem de concreto natildeo sofreu alteraccedilotildees da quantidade de aacutegua ou substituiccedilatildeo

parcial de outros materiais

Do mesmo modo o reforccedilo de accedilo foi o habitual da faacutebrica para produccedilatildeo de tubos PA2 para

as amostras sem aditivo e com o aditivo Com o conjunto do reforccedilo de accedilo posicionado no molde no

interior da maacutequina de vibraccedilatildeo foi possiacutevel iniciar a mistura do concreto A produccedilatildeo das amostras

com o aditivo difere em relaccedilatildeo a inclusatildeo do aditivo de maneira manual Para tal o aditivo foi pesado

em balanccedila e colocado no misturador por um operador

Incluir uma etapa manual no processo de produccedilatildeo de tubos pode ser inviaacutevel para uma

operaccedilatildeo em larga escala Assim propotildee-se que o aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado seja

armazenado e dosado conforme o procedimento atual da faacutebrica aplicado para o cimento Os demais

processos de produccedilatildeo dos tubos cura e armazenamentos natildeo apresentaram diferenccedilas para os tubos

com o aditivo

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 63

9 Conclusotildees

A massa especiacutefica do aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado estaacute de acordo com estudos

anteriores [6] e conforme os paracircmetros da ABNT NBR 11768-1 [17] O aditivo apresentou

composiccedilatildeo mineraloacutegica conforme as diretrizes da ABNT NBR 11768-1 [17]

A inclusatildeo do aditivo em pasta cimentiacutecia acelera a cineacutetica de reaccedilotildees de hidrataccedilatildeo do

cimento uma vez que o aditivo eacute capaz de gerar aumento da concentraccedilatildeo do iacuteon Ca2+ que acelera o

periacuteodo de induccedilatildeo

O aditivo natildeo alterou de forma expressiva a composiccedilatildeo mineraloacutegica de pastas cimentiacutecias

Contudo observou-se maior presenccedila de hidroacutexido de caacutelcio e C-S-H nas amostras com o aditivo A

amostra com 5 de aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado foi caracterizada conforme a

determinaccedilatildeo da ABNT NBR 11768-1 [17] para aditivos compensadores de retraccedilatildeo tipo G

Concretos produzidos em laboratoacuterio com o aditivo apresentaram aumento de resistecircncia agrave

compressatildeo conforme o observou-se o aumento da velocidade de formaccedilatildeo e precipitaccedilatildeo de C-S-H

na matriz Todavia a anaacutelise das propriedades fiacutesicas de concretos natildeo apresentaram diferenccedilas

expressivas

O uso do aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado influenciou as propriedades

mecacircnicas de tubos de concreto principalmente em relaccedilatildeo agrave poacutes-fissuraccedilatildeo As amostras de tubo

com o aditivo apresentaram incremento de resistecircncia sobretudo em relaccedilatildeo agrave carga de fissura A

anaacutelise fiacutesica de tubos apresentou resultados similares

As observaccedilotildees durante o processo de fabricaccedilatildeo de tubos de concreto com o aditivo de oacutexido

de caacutelcio supercalcinado mostraram que o uso do aditivo alterou a etapa de mistura do concreto Deste

modo com base na literatura propotildee-se a adequaccedilatildeo da faacutebrica para armazenar e dosar o aditivo em

poacute conforme a praacutetica usual da induacutestria para o cimento Esta adequaccedilatildeo eacute capaz de tornar o processo

eficiente em larga escala e com poucas alteraccedilotildees na planta e no processo da faacutebrica

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 64

91 Aplicabilidade da pesquisa e sugestotildees para pesquisas futuras

Os resultados obtidos nesse projeto de pesquisa natildeo podem ser extrapolados para toda e

qualquer aplicaccedilatildeo de aditivos baseados em oacutexido de caacutelcio supercalcinado e nem para qualquer

dosagem e reforccedilo de tubo de concreto Desse modo estudos direcionados devem ser realizados para

garantir a aplicaccedilatildeo dos resultados em situaccedilotildees especiacuteficas

Para a realizaccedilatildeo de estudos futuros que relacionam a aplicaccedilatildeo do aditivo baseado em oacutexido

de caacutelcio supercalcinado com concretos de consistecircncia seca os seguintes temas satildeo sugeridos

bull Comparaccedilatildeo desses resultados com os obtidos por meio da produccedilatildeo de tubos de concreto de

pequeno diacircmetro sem o reforccedilo de armadura

bull Produccedilatildeo de elementos de concreto com consistecircncia seca a fim de avaliar o efeito do aditivo

baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado na variaccedilatildeo dimensional como o procedimento da

norma ASTM C 1581 [62]

bull Comparaccedilatildeo da durabilidade de tubos de concreto produzidos com e sem o aditivo baseado em

oacutexido de caacutelcio supercalcinado

Comparaccedilatildeo desses resultados com os obtidos por meio da produccedilatildeo de tubos de concreto

com estudo em laboratoacuterio do teor oacutetimo de aacutegua para os concretos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 65

10 Publicaccedilotildees

O projeto em questatildeo resultou em uma publicaccedilatildeo de artigo em congresso nacional e um

depoacutesito de pedido de patente respectivamente conforme as referecircncias

OLIVEIRA C U POLIZEL M M SILVA C O QUARCIONI V A SALVADOR R

P Aplicaccedilatildeo de aditivos compensadores de retraccedilatildeo em concretos de consistecircncia seca 62deg

Congresso Brasileiro do Concreto Evento virtual IBRACON 2020

OLIVEIRA C U SILVA C O V A SALVADOR R P VANETTI R GIMENEZ A

B Produccedilatildeo de tubos de concreto com a adiccedilatildeo de aditivo compensador de retraccedilatildeo composto por

oacutexido de caacutelcio supercalcinado BR n 20 2020 019004 6 Depositantes SALVADOR R P

CHIMICA EDILE DO BRASIL LTDA e FERMIX INDUacuteSTRIA E COMEacuteRCIO LTDA Depoacutesito

23 set 2020

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 66

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido

de caacutelcio supercalcinado

dedicaccedilatildeo e atenccedilatildeo Aos profissionais competentes da Universidade de Satildeo Paulo (USP) por todo

suporte teacutecnico e auxiacutelio

Aos profissionais da Associaccedilatildeo Brasileira de Cimento Portland (ABCP) por todo o apoio e

suporte incondicional em especial ao time do laboratoacuterio de concreto meus eternos amigos Antocircnio

Eng Ariel Eng Dayvid Felipe Custodio Felipe Diniz Joseacute Ciacutecero Marcelo e Rubens Montanari

Aos profissionais Arnaldo Battagin e Me Claacuteudio Oliveira Silva por todo apoio agrave esta pesquisa e

tantas outras que promovem avanccedilos significativos para a aacuterea de cimentiacutecios e para a sociedade

brasileira

Um agradecimento especial para os amigos que acreditaram no meu potencial e tornaram este

projeto possiacutevel assim como satildeo motivo de felicidade constante em minha vida Ma Viviam

Aparecida Vaz Pedrozo Cardoso e Joseacute Ciacutecero Ferreira da Silva

A Deus por ter me proporcionado sauacutede paz inteligecircncia e pessoas maravilhosas que

tornaram esta etapa da minha vida possiacutevel

Enfim agrave minha famiacutelia e base meus pais Antocircnio Joseacute Xavier de Oliveira e Lucimara Cristina

Umbinger de Oliveira pelo amor incondicional e por todo sacrifiacutecio Aos meus irmatildeos e cunhadas

Emerson Rafael Talita e Tamires por todo apoio e carinho Agraves minhas tias Juraci (in memoriam)

Silvana e Marcia por todo amor Ao meu namorado Bruno por todo amor incondicional e dedicaccedilatildeo

Agrave minha prima Bruna por ser minha melhor amiga e sempre me incentivar Aos meus avoacutes maternos

e paternos (in memoriam) pelo apoio Agrave minha amada sobrinha Melissa que cultive o amor pelo

aprendizado e a curiosidade para sempre realizar novas descobertas

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido

de caacutelcio supercalcinado

RESUMO

Tubos de concreto satildeo amplamente utilizados em redes de aacuteguas pluviais e esgoto sanitaacuterio no Brasil

Esses elementos necessitam cumprir os criteacuterios de resistecircncia mecacircnica e estanqueidade conforme

determina a ABNT NBR 88902020 Aditivos compensadores de retraccedilatildeo satildeo difundidos na induacutestria

de pavimentos de concreto no paiacutes Esses aditivos baseados em oacutexido de caacutelcio supercalcinado

apresentam expansatildeo volumeacutetrica podendo ser empregados em concreto para compensar sua

retraccedilatildeo Aleacutem disso os produtos gerados pelo aditivo podem preencher os poros do concreto e

diminuir sua permeabilidade bem como aumentar sua resistecircncia mecacircnica Nesse contexto o

objetivo desta pesquisa eacute empregar o aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado na fabricaccedilatildeo

de tubos de concreto para proporcionar maior estabilidade volumeacutetrica estanqueidade e resistecircncia

mecacircnica A composiccedilatildeo quiacutemica e mineraloacutegica do aditivo foi caracterizada e a influecircncia do aditivo

na cineacutetica e nos mecanismos de hidrataccedilatildeo do cimento foi avaliada As propriedades fiacutesicas e

mecacircnicas de argamassas concretos e tubos de concreto foram analisadas Os resultados obtidos

mostram que o aditivo acelera a hidrataccedilatildeo do cimento contribuindo para aumentar o grau de

hidrataccedilatildeo de pastas em curta idade Tal fato contribui para o aumento de resistecircncia mecacircnica de

concretos produzidos em laboratoacuterio e de tubos Para finalizar foi elaborado um procedimento de

fabricaccedilatildeo cura e utilizaccedilatildeo de tubos de concreto produzidos com o aditivo

Palavras-chave Tubos de concreto oacutexido de caacutelcio supercalcinado aditivo compensador de

retraccedilatildeo propriedades mecacircnicas

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido

de caacutelcio supercalcinado

ABSTRACT

Concrete pipes are widely used in rainwater and sanitary sewage networks in Brazil These elements

need to meet mechanical strength and tightness criteria as determined by ABNT NBR 88902020

Shrinkage compensating admixtures are widespread in the concrete paving industry in the country

These admixtures based on supercalcined calcium oxide present volumetric expansion that

compensates concrete shrinkage In addition the products generated by the admixture may fill the

pores of the concrete and decrease its permeability as well as increase its mechanical strength In this

context the objective of this research is to use the admixtures based on supercalcined calcium oxide

to manufacture concrete pipes to provide greater volumetric stability tightness and mechanical

strength The chemical and mineralogical composition of the admixture were characterized and the

in influence of the admixture on the kinetics and mechanisms of hydration were analyzed In addition

the physical and mechanical properties of mortars concretes and concrete pipes produced with the

admixture were evaluated Results showed that the admixture accelerates cement hydration

contributing to increase the degree of hydration of pastes This fact contributes to the increase in the

mechanical strength of concrete specimens and pipes Finally a procedure to manufacture cure and

use concrete pipes with the admixtures was elaborated

Keywords concrete pipe supercalcined calcium oxide shrinkage compensating admixture

mechanical properties

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido

de caacutelcio supercalcinado

LISTA DE FIGURAS

Figura 1 - Esquema do programa experimental conduzido 4

Figura 2 - Fases de hidrataccedilatildeo do cimento Portland como visto em um calorimeacutetrico isoteacutermico 7

Figura 3 - Variaccedilotildees dimensionais de um concreto convencional e um concreto de retraccedilatildeo

compensada 11

Figura 4 - Comparaccedilatildeo de curvas de resistecircncia agrave compressatildeo ao longo do tempo de um concreto sem

aditivos (Referecircncia) concreto com aditivo de oacutexido de caacutelcio (CaO) e concreto com aditivos de

oacutexido de caacutelcio e redutor de retraccedilatildeo (CaO+SRA) 12

Figura 5 - Produccedilatildeo de tubos de concreto com equipamento de compressatildeo radial 15

Figura 6 - Semicorte longitudinal tiacutepico de tubos com encaixe (a) macho e fecircmea e (b) ponta e bolsa

16

Figura 7 - Meacutetodos de ensaio de tubos ensaios de (a) trecircs cutelos (b) dois cutelos (c) colchatildeo de

areia e (d) Minnesota 17

Figura 8 - Esquema do ensaio de compressatildeo diametral para tubo de encaixe ponta e bolsa visto que

L eacute o comprimento uacutetil do tubo 17

Figura 9 - Curvas de distribuiccedilatildeo do tamanho de partiacutecula do cimento CP V ARI RS e aditivo 22

Figura 10 - Curvas de fluxo de calor de pastas de 0 a 1 h para amostras de pastas cimentiacutecias e a pasta

com 100 aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado 27

Figura 11 - Curvas de fluxo de calor de pastas de 0 a 24 h para amostras de pastas cimentiacutecias e a

pasta 100 aditivo 28

Figura 12 - Imagens obtidas por MEV de pastas cimentiacutecias para as amostras (a) sem aditivo (b) com

3 de aditivo e (c) 5 de aditivo 31

Figura 13 - Imagens obtidas por MEV de pastas cimentiacutecias para as amostras (a) sem aditivo (b) com

3 de aditivo e (c) 5 de aditivo 32

Figura 14 - Aparato para determinaccedilatildeo para o ensaio de variaccedilatildeo dimensional A seta azul indica a

posiccedilatildeo do corpo de prova durante o ensaio 35

Figura 15 - Resultados de variaccedilatildeo dimensional por idade de argamassas para amostras sem aditivo

com 3 de aditivo e 5 de aditivo 36

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido

de caacutelcio supercalcinado

Figura 16 - Produccedilatildeo dos corpos de prova de concreto (a) mistura dos materiais na betoneira (b)

preenchimento do molde com 1 camada de concreto (c) aplicaccedilatildeo de energia com o soquete para

compactaccedilatildeo do concreto 39

Figura 17 - Resultados meacutedios de absorccedilatildeo de aacutegua e iacutendice de vazios por imersatildeo e fervura obtidos

de amostras sem aditivo com 3 de aditivo e 5 de aditivo 42

Figura 18 - Principais dimensotildees (em mm) de tubos de concreto PA2 produzidos 45

Figura 19 - Montagem do conjunto molde e armadura para fabricaccedilatildeo de tubos de concreto (a)

fixaccedilatildeo da armadura no molde (b) transporte do conjunto para a maacutequina de vibro-compressatildeo 46

Figura 20 - Lanccedilamento do cimento no misturador para a produccedilatildeo do concreto para tubos 46

Figura 21 - Processo de produccedilatildeo do concreto para tubos (a) transporte de agregados na esteira (b)

lanccedilamento direto do aditivo no misturador 47

Figura 22 - Processo de moldagem do tubo de concreto (a) lanccedilamento do concreto no molde

metaacutelico (b) e (c) retirada do molde do tubo 48

Figura 23 - Produccedilatildeo de tubos de concreto (a) acabamento final com auxiacutelio de desempenadeira e

(b) cobertura do tubo com lona plaacutestica apoacutes o acabamento 49

Figura 24 - Ensaio de compressatildeo diametral para tubo de concreto (a) tubo posicionado na maacutequina

de ensaio com painel de controle e (b) destaque para o apoio de trecircs cutelos 50

Figura 25 - Resultados de compressatildeo diametral de trecircs tubos de concreto (a) amostra sem aditivo

(b) amostra com 3 de aditivo e (c) amostra com 5 de aditivo 51

Figura 26 - Comparaccedilatildeo de resultados de compressatildeo diametral de trecircs tubos de concreto entre as

amostras sem aditivo com 3 de aditivo e 5 de aditivo 52

Figura 27 - Resultados meacutedios de absorccedilatildeo de aacutegua e iacutendice de vazios por imersatildeo e fervura de

amostras de tubos de concreto sem aditivo com 3 de aditivo e 5 de aditivo 55

Figura 28 - Etapas preacutevias para a produccedilatildeo de tubos de concreto (a) montagem do reforccedilo de accedilo

(b) fixaccedilatildeo do reforccedilo de accedilo no molde 58

Figura 29 - Lanccedilamento manual do aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado no misturador para a

produccedilatildeo de tubos de concreto 59

Figura 30 - Silo de cimento gravitacional posicionado sobre o misturador para a fabricaccedilatildeo de tubos

de concreto 60

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido

de caacutelcio supercalcinado

Figura 31 - Transporte do concreto do misturador para o molde na maacutequina de vibro-compressatildeo a

partir do uso de esteiras rolantes 61

Figura 32 - Processo de cura de tubos de concreto com cobertura de lona plaacutestica apoacutes o acabamento

61

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido

de caacutelcio supercalcinado

LISTA DE TABELAS

Tabela 1 - Niacuteveis de atendimento com aacutegua e esgotos dos municiacutepios com prestadores de serviccedilos

participantes do SNIS em 2018 conforme a macrorregiatildeo geograacutefica e Brasil 13

Tabela 2 - Materiais selecionados para a realizaccedilatildeo da campanha experimental 19

Tabela 3 - Modelos estruturais utilizados para o refinamento de Rietveld para o ensaio de DRX 20

Tabela 4 - Diacircmetros das partiacuteculas de cimento e aditivo obtidos por granulometria a laser 22

Tabela 5 - Composiccedilatildeo mineraloacutegica do cimento CP V ARI RS por DRX 23

Tabela 6 - Composiccedilatildeo mineraloacutegica do aditivo por DRX 23

Tabela 7 - Anaacutelise de agregados 24

Tabela 8 - Anaacutelise das curvas de fluxo calor obtidas para amostras de pastas cimentiacutecias e a pasta

com 100 aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado 28

Tabela 9 - Composiccedilatildeo mineraloacutegica de pastas de cimento obtidas por DRX para amostras de pastas

cimentiacutecias sem aditivo e pasta com 3 e 5 de aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado 29

Tabela 10 - Dosagem de materiais para produccedilatildeo de 1 m3 de argamassa 34

Tabela 11 - Dosagem de materiais para produccedilatildeo de 1 m3 de concreto para fabricaccedilatildeo de tubos 38

Tabela 12 - Resultados meacutedios de resistecircncia agrave compressatildeo nas diferentes idades 41

Tabela 13 - Resultados de carga de fissura a partir do ensaio de compressatildeo diametral 53

Tabela 14 - Resultados de carga de ruptura a partir do ensaio de compressatildeo diametral 54

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido

de caacutelcio supercalcinado

SUMAacuteRIO

1 Introduccedilatildeo 1

11 Justificativa 2

12 Objetivos 3

13 Programa experimental 4

14 Estrutura do trabalho 4

2 Revisatildeo bibliograacutefica 6

21 Concreto 6

211 Hidrataccedilatildeo do cimento 6

212 Variaccedilatildeo dimensional 8

213 Aditivos para concreto 9

22 Aditivos compensadores de retraccedilatildeo baseados em oacutexido de caacutelcio supercalcinado 9

221 Definiccedilatildeo 9

222 Composiccedilatildeo 10

223 Mecanismo de accedilatildeo e influecircncia na hidrataccedilatildeo do cimento 10

224 Influecircncia nas propriedades do concreto 11

23 Tubos de concreto 12

231 Definiccedilatildeo 12

232 Processo de produccedilatildeo 14

233 Caracterizaccedilatildeo e normatizaccedilatildeo 16

234 Limitaccedilotildees tecnoloacutegicas 18

3 Caracterizaccedilatildeo de materiais 19

31 Materiais 19

32 Meacutetodos de caracterizaccedilatildeo 19

321 Cimento e aditivo 19

322 Agregados 21

33 Resultados e discussatildeo 21

331 Cimento e aditivo 21

332 Agregados 23

34 Conclusotildees do capiacutetulo 24

4 Anaacutelise da influecircncia do aditivo na cineacutetica e nos mecanismos de hidrataccedilatildeo 25

41 Materiais 25

42 Dosagem e preparaccedilatildeo de pastas de cimento 25

43 Meacutetodos 26

431 Calorimetria isoteacutermica 26

432 DRX 26

433 MEV 27

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido

de caacutelcio supercalcinado

44 Resultados e discussatildeo 27

441 Calorimetria isoteacutermica 27

442 DRX 29

443 MEV 30

45 Conclusotildees do capiacutetulo 33

5 Caracterizaccedilatildeo da estabilidade dimensional de argamassas 34

51 Composiccedilatildeo e preparo de argamassas 34

52 Meacutetodos 35

53 Resultados e discussatildeo 35

54 Conclusotildees do capiacutetulo 36

6 Produccedilatildeo de concreto em laboratoacuterio 38

61 Composiccedilatildeo e preparo de concretos 38

62 Meacutetodos de ensaio para avaliaccedilatildeo de concretos 40

621 Resistecircncia agrave compressatildeo 40

622 Absorccedilatildeo apoacutes imersatildeo e fervura e iacutendice de vazios 40

63 Resultados e discussatildeo 40

631 Resistecircncia agrave compressatildeo 40

632 Absorccedilatildeo apoacutes imersatildeo e fervura e iacutendice de vazios 42

64 Conclusotildees do capiacutetulo 42

7 Produccedilatildeo de tubos de concreto 44

71 Composiccedilatildeo de tubos de concreto 44

72 Descriccedilatildeo dos tubos 44

73 Processo de produccedilatildeo de tubos de concreto 45

74 Meacutetodos 49

741 Compressatildeo diametral 49

742 Absorccedilatildeo apoacutes imersatildeo e fervura e iacutendice de vazios 50

75 Resultados 50

751 Compressatildeo diametral 50

752 Absorccedilatildeo apoacutes imersatildeo e fervura e iacutendice de vazios 54

76 Conclusotildees do capiacutetulo 55

8 Procedimento de fabricaccedilatildeo cura e utilizaccedilatildeo de tubos de concreto com oacutexido de caacutelcio

supercalcinado 57

81 Conclusotildees do capiacutetulo 62

9 Conclusotildees 63

91 Aplicabilidade da pesquisa e sugestotildees para pesquisas futuras 64

10 Publicaccedilotildees 65

11 Referecircncias 66

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 1

1 Introduccedilatildeo

Elementos produzidos com concreto de consistecircncia seca satildeo amplamente utilizados no Brasil

como tubos de concreto Estes tubos tecircm vantagens competitivas para o uso em redes de aacuteguas

pluviais e de esgoto sanitaacuterio e podem ser produzidos com diacircmetros que variam entre 200 e 2000

mm e com espessuras miacutenimas de parede entre 45 e 180 mm [1] Tais caracteriacutesticas satildeo fundamentais

para que os tubos atendam as cargas miacutenimas isentas de dano em ensaios de compressatildeo e garantam

a estanqueidade do sistema

Eacute fato que o paiacutes necessita de imediato realizar a ampliaccedilatildeo dos sistemas de saneamento

baacutesico O relatoacuterio do Ministeacuterio das Cidades [2] indica baixos iacutendices de atendimento de saneamento

baacutesico no paiacutes Agrave vista do exposto eacute necessaacuterio investir no desenvolvimento tecnoloacutegico do sistema

de saneamento baacutesico do Brasil Para isso diversos estudos foram publicados com o intuito de

melhorar o desempenho de tubos de concreto a partir da reduccedilatildeo de limitaccedilotildees tecnoloacutegicas [34]

O uso de aditivos contribui para melhorar as propriedades do concreto no estado fresco e no

estado endurecido e estaacute difundido mundialmente [5] Assim eacute usual a aplicaccedilatildeo de aditivos em

concretos para atribuir vantagens teacutecnicas e econocircmicas Em relaccedilatildeo aos concretos de consistecircncia

plaacutestica aditivos satildeo utilizados para diversas finalidades como melhorar a trabalhabilidade do

concreto reduzir o consumo de cimento e aumentar a resistecircncia mecacircnica

Aditivos compensadores de retraccedilatildeo baseados em oacutexido de caacutelcio satildeo amplamente aplicados

na fabricaccedilatildeo de pisos industriais agrave niacutevel nacional e internacional [6] O uso desses aditivos atribui

vantagens para os pisos de concreto em relaccedilatildeo agrave melhoria da esteacutetica menor irregularidade dos

pisos aumento da vida uacutetil maior resistecircncia mecacircnica produccedilatildeo de maiores aacutereas de pisos sem o

uso de juntas de dilataccedilatildeo assim como menor frequecircncia de reparos

Aditivos baseados em oacutexido de caacutelcio supercalcinado apresentam expansatildeo volumeacutetrica de

cerca de 100 quando se hidratam o que compensa a retraccedilatildeo por secagem e a retraccedilatildeo autoacutegena da

matriz cimentiacutecia diminuindo possiacuteveis riscos de fissuraccedilatildeo relativos a esses fenocircmenos [6] Aleacutem

disso as fases formadas pela sua hidrataccedilatildeo podem preencher os poros da matriz diminuindo sua

porosidade e promovendo ganhos de resistecircncia [7] Esses fatos evidenciam o potencial de uso desses

aditivos para matrizes cimentiacutecias de aplicaccedilotildees diversas

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 2

Dessa forma o uso do aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado pode ser uma

alternativa viaacutevel para o aumento do desempenho de concretos aplicados em tubos Por outro lado

como o aditivo aumenta o teor de finos do concreto a determinaccedilatildeo do teor de umidade oacutetimo para

produccedilatildeo de tubos pode aumentar seu desempenho quando o aditivo eacute empregado Com isso pode

ser possiacutevel viabilizar o emprego deste tipo de aditivo neste processo industrial

Neste contexto esta pesquisa tem o objetivo de avaliar o uso do aditivo de oacutexido de caacutelcio

supercalcinado de nome comercial DRY D1 para a produccedilatildeo de concretos de consistecircncia seca

utilizados em tubos de concreto Os resultados do estudo podem ser aplicados para tubos utilizados

em redes de aacutegua pluviais e esgoto sanitaacuterio O trabalho foi desenvolvido com uma parceria entre a

Universidade Satildeo Judas Tadeu a Associaccedilatildeo Brasileira de Cimento Portland e as empresas Chimica

Edile do Brasil e Fermix Tubos

11 Justificativa

Sistemas compostos por tubos de concreto satildeo amplamente utilizados no Brasil com

vantagens competitivas para a aplicaccedilatildeo em redes de aacuteguas pluviais e de esgoto sanitaacuterio Apesar da

relevacircncia destes sistemas o Brasil possui um deacuteficit de saneamento baacutesico sendo esse maior em

relaccedilatildeo aos outros setores de infraestrutura [8] Desse modo eacute necessaacuterio investir no desenvolvimento

tecnoloacutegico de tubos de concreto

Agrave vista do exposto julgou-se pertinente o interesse de pesquisar de modo ineacutedito a utilizaccedilatildeo

de um aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado em concretos para a produccedilatildeo de tubos

Uma vez que estes aditivos satildeo amplamente utilizados na induacutestria de pavimentos industriais de

concreto e apresentam bons resultados em relaccedilatildeo agraves propriedades fiacutesicas e mecacircnicas de matrizes

cimentiacutecias

O emprego deste aditivo devido agrave sua propriedade expansiva pode promover tensotildees de

origem quiacutemica na matriz o que pode melhorar as propriedades fiacutesicas e mecacircnicas de tubos de

concreto Deste modo o aditivo composto por oacutexido de caacutelcio supercalcinado pode contribuir para o

aumento da resistecircncia mecacircnica de tubos de concreto sobretudo dos elementos reforccedilados com

armadura produzindo elementos que atendam aos requisitos mecacircnicos exigidos pela norma ABNT

NBR 8890 [9]

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 3

Mediante o exposto os resultados obtidos a partir do estudo satildeo de extrema importacircncia uma

vez que podem fornecer dados necessaacuterios para especificar concretos com desempenho superior para

a produccedilatildeo de tubos no paiacutes

O objeto de estudo apresenta interesses acadecircmicos e praacuteticos Em relaccedilatildeo ao propoacutesito

acadecircmico o projeto busca contribuir com a literatura atual em relaccedilatildeo agrave interaccedilatildeo de aditivos

baseados em oacutexido de caacutelcio supercalcinado com matrizes cimentiacutecias Ainda o projeto pode

incentivar uma seacuterie de paracircmetros a partir de trabalhos futuros que relacionam estes aditivos com

concretos de consistecircncia seca sobretudo para tubos de concreto

Do ponto de vista praacutetico compreender a influecircncia dos aditivos baseados em oacutexido de caacutelcio

supercalcinado nas propriedades de tubos de concreto pode levar agrave maior estabilidade volumeacutetrica

estanqueidade e resistecircncia mecacircnica destes elementos Aleacutem disso o objeto de estudo pode fornecer

referecircncias relevantes para a induacutestria de aditivos e de elementos cimentiacutecios como faacutebricas de tubos

de concreto Mediante o exposto um desenvolvimento na tecnologia de materiais cimentiacutecios e

aditivos baseados em oacutexido de caacutelcio supercalcinado pode ser obtido

12 Objetivos

O objetivo geral do trabalho eacute avaliar o uso de aditivo compensador de retraccedilatildeo baseado em

oacutexido de caacutelcio supercalcinado na fabricaccedilatildeo de tubos de concretos Para cumprir o objetivo geral

foram definidos os 5 objetivos especiacuteficos descritos a seguir

I Avaliar a influecircncia do aditivo composto por oacutexido de caacutelcio na cineacutetica nos mecanismos de

hidrataccedilatildeo e na microestrutura de misturas cimentiacutecias

II Analisar como o aditivo influecircncia as propriedades fiacutesicas e mecacircnicas de concretos produzidos

em laboratoacuterio

III Analisar a estabilidade dimensional de argamassas produzidas com o aditivo

IV Caracterizar as propriedades fiacutesicas e mecacircnicas de tubos de concreto fabricados com aditivo

baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado

Elaborar um procedimento praacutetico para a utilizaccedilatildeo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado na

fabricaccedilatildeo de tubos de concreto

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 4

13 Programa experimental

As etapas do programa experimental conduzido estatildeo descritas conforme a Figura 1 A

primeira etapa do estudo focou na caracterizaccedilatildeo de materiais utilizados nesta pesquisa A segunda

etapa se concentrou na anaacutelise da influecircncia do aditivo composto por oacutexido de caacutelcio supercalcinado

na cineacutetica nos mecanismos de hidrataccedilatildeo e na microestrutura de misturas cimentiacutecias

Figura 1 - Esquema do programa experimental conduzido

A terceira etapa do estudo analisou a influecircncia do aditivo nas propriedades fiacutesicas e

mecacircnicas de concretos produzidos em laboratoacuterio A quarta etapa contemplou a anaacutelise da influecircncia

do aditivo nas propriedades fiacutesicas de argamassas produzidas em laboratoacuterio A quinta etapa consistiu

na anaacutelise da influecircncia do aditivo nas propriedades fiacutesicas e mecacircnicas de tubos de concreto

produzidos na induacutestria Por fim foi apresentado um procedimento para a fabricaccedilatildeo de tubos de

concreto contendo aditivos compostos por oacutexido de caacutelcio supercalcinado

14 Estrutura do trabalho

Esta dissertaccedilatildeo estaacute organizada em dez capiacutetulos com o propoacutesito de facilitar o entendimento

dos conceitos abordados Neste capiacutetulo foram apresentados de maneira sucinta o quadro atual da

aplicaccedilatildeo de aditivos baseados em oacutexido de caacutelcio supercalcinado e de tubos de concreto a

justificativa da pesquisa objetivos e estrutura do trabalho

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 5

No capiacutetulo 2 eacute apresentada a revisatildeo bibliograacutefica que abrange aditivos baseados em oacutexido

de caacutelcio supercalcinado e tubos de concreto Para tal satildeo expostos os aspectos relevantes dos temas

como o mecanismo de hidrataccedilatildeo do oacutexido de caacutelcio e o ensaio de compressatildeo diametral para tubos

No capiacutetulo 3 eacute apresentada a caracterizaccedilatildeo de materiais utilizados na pesquisa Este capiacutetulo

descreve os meacutetodos de ensaio e os respectivos resultados da anaacutelise de materiais

No capiacutetulo 4 eacute apresentada a influecircncia do aditivo composto por oacutexido de caacutelcio

supercalcinado na cineacutetica nos mecanismos de hidrataccedilatildeo e na microestrutura de misturas

cimentiacutecias Para tal satildeo apresentados os meacutetodos de ensaio e resultados baseado na comparaccedilatildeo

entre a pasta sem aditivo e pastas produzidas com aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado

No capiacutetulo 5 satildeo apresentadas as anaacutelises da influecircncia do aditivo nas propriedades fiacutesicas

de argamassas produzidas em laboratoacuterio Satildeo apresentados o meacutetodo de ensaio de variaccedilatildeo

dimensional e os respectivos resultados com foco na comparaccedilatildeo entre o desempenho da argamassa

sem aditivo e argamassas produzidas com aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado

No capiacutetulo 6 satildeo mostradas as anaacutelises da influecircncia do aditivo nas propriedades fiacutesicas e

mecacircnicas de concretos Para estes concretos produzidos em laboratoacuterio o foco foi a comparaccedilatildeo

entre o desempenho do concreto sem aditivo e concretos produzidos com aditivo baseado em oacutexido

de caacutelcio supercalcinado

No capiacutetulo 7 eacute exposta avaliaccedilatildeo da produccedilatildeo de tubos de concreto produzidos na faacutebrica da

empresa Fermix Tubos para avaliar a influecircncia do aditivo nas propriedades fiacutesicas e mecacircnicas

desses artefatos Nesse sentido satildeo comparados tubos de concreto sem aditivo e tubos de concreto

produzidos com aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado analisados a partir dos meacutetodos

de ensaios e resultados expostos

No capiacutetulo 8 eacute apresentado um procedimento de fabricaccedilatildeo cura e utilizaccedilatildeo de tubos de

concreto com oacutexido de caacutelcio supercalcinado Desse modo satildeo apresentados estudos e normas

teacutecnicas pertinentes ao tema bem como as observaccedilotildees constatadas durante a produccedilatildeo de tubos de

concreto com o aditivo na faacutebrica de tubos

No capiacutetulo 9 satildeo apresentadas de forma resumida as principais conclusotildees obtidas nos

capiacutetulos anteriores da dissertaccedilatildeo Aleacutem disso satildeo propostas recomendaccedilotildees para a realizaccedilatildeo de

estudos futuros pertinentes ao tema No capiacutetulo 10 satildeo apresentadas as produccedilotildees teacutecnicas e

cientiacuteficas decorrentes da pesquisa desenvolvida

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 6

2 Revisatildeo bibliograacutefica

Neste capiacutetulo eacute apresentada a revisatildeo bibliograacutefica dos temas abordados nesse projeto de

pesquisa Os temas gerais abordados satildeo concreto aditivos compensadores de retraccedilatildeo baseados em

oacutexido de caacutelcio supercalcinado e tubos de concreto

21 Concreto

O uso do concreto produzido com cimento Portland foi descoberto no fim do seacuteculo XIX e

difundido no seacuteculo XX tornando-se o material mais consumido na atualidade depois da aacutegua [10]

Desse modo eacute possiacutevel considerar o concreto uma das descobertas mais relevantes do

desenvolvimento da humanidade com impacto direto na qualidade de vida da sociedade [10]

Concretos podem ser produzidos basicamente a partir da mistura entre ligante aacutegua e agregados

[11]

Contudo a competividade do mercado da construccedilatildeo civil e o desenvolvimento da tecnologia

dos materiais gerou a produccedilatildeo de concretos com melhor desempenho [11] Dessa forma na

atualidade eacute comumente utilizado o concreto com aditivos fibras pigmentos agregados especiais e

adiccedilotildees minerais [10] Entre esses os aditivos recebem destaque pois atribuem benefiacutecios para as

propriedades do estado fresco e endurecido do concreto aleacutem de gerar vantagens econocircmicas [12]

211 Hidrataccedilatildeo do cimento

O cimento Portland eacute um ligante hidraacuteulico composto essencialmente pela mistura de

cliacutenquer Portland e de sulfato de caacutelcio que satildeo moiacutedos ateacute obter aspecto de poacute fino Nesta mistura

podem ser adicionados materiais complementares conforme determina a norma ABNT NBR 16697

[13] o que caracteriza os diferentes tipos de cimento Portland

O cimento possui propriedades adesivas e coesivas e promove a uniatildeo de fragmentos minerais

em uma unidade compactada Este material hidraacuteulico quando misturado com aacutegua se hidrata [12] O

processo de hidrataccedilatildeo do cimento eacute um fenocircmeno complexo que ocorre a partir de diversas reaccedilotildees

quiacutemicas [13] Tal processo eacute exoteacutermico no qual os silicatos e aluminatos em contato com aacutegua

formam produtos hidratados

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 7

Assim a hidrataccedilatildeo do cimento ocorre entre as principais fases do cliacutenquer (C3S C2S C3A e

C4AF) gipsita (CaSO42H2O) e aacutegua Essas fases do cimento a partir de uma suspensatildeo interagem

em meio aquoso e resultam em propriedades adesivas que se desenvolvem ateacute formar um soacutelido

riacutegido Os produtos hidratados apresentam baixa solubilidade em aacutegua e contribuem para o

desenvolvimento de resistecircncia mecacircnica da matriz [12]

Para o estudo do processo de hidrataccedilatildeo do cimento eacute usual analisar a taxa de liberaccedilatildeo de

calor em relaccedilatildeo ao tempo decorrido Conforme ilustra a Figura 2 na primeira regiatildeo ldquoArdquo observa-

se que o primeiro pico de calor superior em relaccedilatildeo aos demais corresponde a diversos processos

como neutralizaccedilatildeo de cargas superficias das partiacuteculas de cimento dissoluccedilatildeo dos silicatos e

aluminatos e formaccedilatildeo de algumas fases hidratadas como a etringita [14]

Figura 2 - Fases de hidrataccedilatildeo do cimento Portland como visto em um calorimeacutetrico isoteacutermico [14]

Posteriormente na regiatildeo ldquoBrdquo da Figura 2 observa-se o periacuteodo de induccedilatildeo com lentas

velocidades de dissoluccedilatildeo e precipitaccedilatildeo de fases Depois disso nota-se na regiatildeo ldquoCrdquo que a liberaccedilatildeo

de calor aumenta gradativamente no periacuteodo de aceleraccedilatildeo visto que ocorre a hidrataccedilatildeo da alita

resultando no gel C-S-H e na precipitaccedilatildeo da portlandita [12]

Nessa fase os produtos de hidrataccedilatildeo se interconectam promovendo o enrijecimento e o

endurecimento da matriz [12] Apoacutes o pico principal observa-se a formaccedilatildeo do monossulfoaluminato

a partir da reaccedilatildeo do C3A com a etringita Depois disso as velocidades de reaccedilatildeo do processo

diminuem como indicado na regiatildeo ldquoDrdquo e ldquoErdquo da Figura 2 [12]

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 8

212 Variaccedilatildeo dimensional

Concretos apresentam variaccedilatildeo de volume gerada por diversos fatores aleacutem de mudanccedilas

externas de temperatura como a movimentaccedilatildeo de aacutegua no seu interior [15] Entre as principais

causas da variaccedilatildeo dimensional as mais relevantes satildeo a retraccedilatildeo por secagem a retraccedilatildeo plaacutestica e

a retraccedilatildeo autoacutegena [12]

A retraccedilatildeo plaacutestica manifesta-se durante o estado plaacutestico do concreto mediante a perda de

aacutegua superficial da matriz cimentiacutecia Essa retraccedilatildeo depende de diversos fatores como a quantidade

de aacutegua perdida pela superfiacutecie rigidez da mistura exsudaccedilatildeo da matriz cimentiacutecia e a temperatura e

umidade relativa do ambiente [12]

A retraccedilatildeo por secagem ocorre a partir da perda de aacutegua da pasta de cimento uma vez que o

concreto estaacute em contato com o ambiente externo Neste processo a perda de aacutegua livre eacute

predominante que ocorre concomitantemente com a movimentaccedilatildeo da aacutegua adsorvida aacutegua capilar

e aacutegua quimicamente combinada da matriz cimentiacutecia Entre esses eventos a perda de aacutegua adsorvida

eacute responsaacutevel por parte significativa da retraccedilatildeo por secagem [15]

Aleacutem disso ocorrem variaccedilotildees de reduccedilatildeo de volume de matrizes cimentiacutecias apoacutes o iniacutecio

da hidrataccedilatildeo do cimento sem considerar variaccedilotildees externas de temperatura e umidade Essa retraccedilatildeo

ocorre a partir da transferecircncia de aacutegua do interior dos poros capilares para realizar a hidrataccedilatildeo do

cimento anidro uma vez que natildeo haacute um suprimento de aacutegua para aumentar a umidade desses poros

novamente [12]

Assim os capilares provocam altas tensotildees capazes de gerar a contraccedilatildeo do volume original

de matrizes cimentiacutecia Esse processo de reduccedilatildeo de volume eacute denominada retraccedilatildeo autoacutegena [16]

Esse fenocircmeno de retraccedilatildeo pode aumentar mediante fatores como altas temperaturas externas o uso

de cimentos finos consumo elevado de cimento e relaccedilotildees aacuteguacimento menores [12]

As tensotildees geradas no concreto pela retraccedilatildeo podem exceder a resistecircncia agrave traccedilatildeo desses

elementos o que pode resultar na formaccedilatildeo de fissuras Dessa forma a variaccedilatildeo dimensional pode

comprometer o desempenho e a durabilidade de estruturas de concreto [15]

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 9

213 Aditivos para concreto

No Brasil aditivos para concreto satildeo amplamente utilizados como aditivos dispersantes

aceleradores e retardadores de pega compensadores de retraccedilatildeo e incorporadores de ar A norma

ABNT NBR 11768-1 [17] define aditivo para concreto como um produto adicionado e misturado

nesta matriz usualmente em quantidade natildeo superior a 5 sobre a massa de cimento O objetivo do

uso de aditivos eacute alterar as propriedades de concretos no estado fresco e endurecido [17]

Dessa forma eacute essencial a definiccedilatildeo assertiva do tipo de aditivo e de sua dosagem a partir das

suas propriedades e compatibilidade com o cimento Aleacutem disso deve-se levar em consideraccedilatildeo

paracircmetros como a capacidade de retenccedilatildeo de aacutegua do aditivo desenvolvimento de resistecircncias

iniciais e finais capacidade de incorporaccedilatildeo de ar entre outras Devido ao uso frequente de cimento

Portland composto no paiacutes eacute fundamental compreender a sua interaccedilatildeo com aditivos especificamente

para cada aplicaccedilatildeo [17]

22 Aditivos compensadores de retraccedilatildeo baseados em oacutexido de caacutelcio supercalcinado

221 Definiccedilatildeo

Aditivos compensadores de retraccedilatildeo baseados em oacutexido de caacutelcio supercalcinado satildeo muito

utilizados na composiccedilatildeo de pavimentos industriais de concreto Esses materiais permitem melhor

desempenho do pavimento pois satildeo agentes que compensam a retraccedilatildeo do concreto [6]

Os aditivos baseados em oacutexido de caacutelcio supercalcinado podem ser empregados como

substituiccedilatildeo de cimentos expansivos Desta forma eacute possiacutevel melhorar propriedades do concreto no

estado endurecido sem alterar o tipo de cimento utilizado [6]

Atualmenteesses materiais satildeo classificados como aditivos compensadores de retraccedilatildeo tipo

G segundo a classificaccedilatildeo da norma ABNT NBR 11768-1 [17] No Brasil seu desempenho eacute

caracterizado de acordo com a anaacutelise da variaccedilatildeo dimensional de concretos conforme a norma

ABNT NBR 16834 [18]

Em relaccedilatildeo agraves normas internacionais que avaliam o desempenho desses aditivos a partir da

variaccedilatildeo dimensional linear recebe destaque a ASTM C 157 [19] Ainda a ASTM C 878 [20] eacute

utilizada para avaliar elementos cimentiacutecios com variaccedilatildeo dimensional linear restringida

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 10

222 Composiccedilatildeo

O aditivo eacute inorgacircnico composto por oacutexido de caacutelcio supercalcinado possui aspecto de poacute

com uma granulometria especiacutefica e controlada O composto eacute produzido a partir de um tratamento

teacutermico especiacutefico para o carbonato de caacutelcio [6] O estudo realizado por Shi et al (2002) caracteriza

a hidrataccedilatildeo do oacutexido de caacutelcio a partir do seu processo de manufatura [21]

Em vista disso observou-se que o aumento de temperatura de calcinaccedilatildeo reduz a velocidade

das reaccedilotildees de hidrataccedilatildeo do oacutexido de caacutelcio o que altera as propriedades microestruturais [21] O

aditivo apresenta expansatildeo volumeacutetrica de aproximadamente 100 quando se hidrata [7]

223 Mecanismo de accedilatildeo e influecircncia na hidrataccedilatildeo do cimento

As reaccedilotildees de hidrataccedilatildeo do oacutexido de caacutelcio (CaO) ocorrem conforme as equaccedilotildees 1 e 2 sendo

o hidroacutexido de caacutelcio (portlandita) o produto de hidrataccedilatildeo formado [22]

Destaca-se que a expansatildeo gerada como consequecircncia da adiccedilatildeo de oacutexido de caacutelcio em

concretos ocorre a partir da pressatildeo exercida pelos cristais de portlandita durante a sua formaccedilatildeo Esta

reaccedilatildeo eacute altamente exoteacutermica e expansiva visto que o produto formado apresenta aproximadamente

duas vezes o volume dos reagentes [6]

Assim observa-se que o uso de aditivos baseados em caacutelcio em matrizes cimentiacutecias contribui

para o aumento da difusatildeo de iacuteons Ca2+ e para a adiccedilatildeo de hidroacutexido de caacutelcio Dessa forma estes

aditivos contribuem para a aceleraccedilatildeo da supersaturaccedilatildeo de caacutelcio dissolvido no meio liacutequido uma

vez que ocorre a maior concentraccedilatildeo do iacuteon Ca2+ em soluccedilatildeo [7]

Agrave medida que o teacutermino do periacuteodo de induccedilatildeo e o iniacutecio do processo de aceleraccedilatildeo satildeo funccedilatildeo

da supersaturaccedilatildeo da soluccedilatildeo com Ca2+ a inclusatildeo de aditivos baseados em caacutelcio eacute capaz de gerar a

aceleraccedilatildeo dos processos de hidrataccedilatildeo [23] Em vista disso estes aditivos podem acelerar a

precipitaccedilatildeo de produtos de hidrataccedilatildeo como o gel de C-S-H [67]

CaO + H2O Ca2+ + 2OH- 1

Ca2+ + 2OH- Ca(OH)2 2

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 11

224 Influecircncia nas propriedades do concreto

Concretos de retraccedilatildeo compensada satildeo caracterizados por uma expansatildeo nas primeiras idades

a qual pode compensar a retraccedilatildeo e reduzir significativamente a variaccedilatildeo dimensional do concreto a

longo prazo [11]

O processo de expansatildeo eacute capaz de gerar tensotildees internas desenvolvidas no concreto entre 01

e 07 MPa Para tal satildeo utilizados cimentos expansivos ou aditivos [11]Tal processo eacute beneacutefico em

relaccedilatildeo ao desempenho dos elementos cimentiacutecios e portanto do ponto de vista econocircmico [611]

Os aditivos de oacutexido de caacutelcio supercalcinado geram expansatildeo controlada em matrizes

cimentiacutecias e como resultado esses aditivos atuam principalmente na retraccedilatildeo por secagem e na

retraccedilatildeo autoacutegena de matrizes cimentiacutecias [6] Na Figura 3 observa-se o comportamento de variaccedilatildeo

dimensional de concretos de retraccedilatildeo compensada e de concretos convencionais [11]

Figura 3 - Variaccedilotildees dimensionais de um concreto convencional e um concreto de retraccedilatildeo compensada [11]

Aleacutem disso a hidrataccedilatildeo do oacutexido de caacutelcio pode gerar produtos expansivos que resultam em

incremento de resistecircncia de elementos de cimentiacutecios uma vez que podem acelerar a precipitaccedilatildeo

do gel de C-S-H [67] A Figura 4 ilustra a comparaccedilatildeo entre um concreto sem aditivo e um concreto

com aditivo composto por oacutexido de caacutelcio (CaO) Observa-se que no concreto com o aditivo houve

incremento de resistecircncia agrave compressatildeo em relaccedilatildeo agrave amostra referecircncia [25]

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 12

Figura 4 - Comparaccedilatildeo de curvas de resistecircncia agrave compressatildeo ao longo do tempo de um concreto sem aditivos

(Referecircncia) concreto com aditivo de oacutexido de caacutelcio (CaO) e concreto com aditivos de oacutexido de caacutelcio e redutor de

retraccedilatildeo (CaO+SRA) [25]

Agrave vista do exposto a bibliografia que relaciona a interaccedilatildeo entre o cimento e oacutexido de caacutelcio

necessita de estudos complementares a niacutevel internacional Para tal eacute necessaacuterio analisar a sinergia

entre a mistura do cimento e oacutexido de caacutelcio bem como a influecircncia das fases de cada componente

[6]

23 Tubos de concreto

231 Definiccedilatildeo

Os condutores de fluidos possuem amplo histoacuterico como as obras hidraacuteulicas de aquedutos

atribuiacutedas aos romanos alguns dos quais estatildeo preservados ateacute a atualidade A evoluccedilatildeo dos serviccedilos

de saneamento baacutesico no Brasil possui uma ampla cronologia Entre os fatos eacute possiacutevel destacar a

cidade do Rio de Janeiro no periacuteodo do impeacuterio a qual recebeu um modelo de sistema de esgoto antes

do aplicado em grandes cidades como Nova Iorque [26]

A histoacuteria da necessidade de canalizaccedilotildees enterradas estaacute intrinsicamente relacionada agrave

induacutestria dos tubos de concreto [27] Tal induacutestria foi consolidada a niacutevel mundial no iniacutecio do seacuteculo

XIX e foi desenvolvida ateacute os dias atuais principalmente para a composiccedilatildeo de redes de esgoto

sanitaacuterio e aacuteguas pluviais [26]

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 13

A partir dos anos 1960 foram inseridos no mercado equipamentos de produccedilatildeo por vibro-

compactaccedilatildeo e compressatildeo radial geralmente produzidos na Europa Nos anos seguintes o processo

de produccedilatildeo de tubos apresentou alto grau de automatizaccedilatildeo das instalaccedilotildees industriais [27] Ainda

destaca-se a alta flexibilidade de produccedilatildeo processos desde a composiccedilatildeo da armadura ateacute a cura

integrados e automatizados bem como moldes com diversas dimensotildees [27]

Apesar do extenso histoacuterico desses sistemas no Brasil o paiacutes apresenta baixos iacutendices de

atendimento de saneamento baacutesico como indica o relatoacuterio do Ministeacuterio das Cidades [2] O baixo

atendimento da demanda de coleta e tratamento de esgoto ocorre principalmente nas regiotildees Norte

e Nordeste do Brasil como pode ser observado na Tabela 1 [2]

Tabela 1 - Niacuteveis de atendimento com aacutegua e esgotos dos municiacutepios com prestadores de serviccedilos participantes do

SNIS em 2018 conforme a macrorregiatildeo geograacutefica e Brasil [2]

Macrorregiatildeo

Iacutendice de atendimento com rede () Iacutendice de tratamento dos

esgotos gerados () Aacutegua Coleta de esgotos

Total Urbano Total Urbano Total

Norte 571 696 105 133 217

Nordeste 742 887 28 363 362

Sudeste 91 959 792 837 501

Sul 902 986 452 519 454

Centro-Oeste 89 96 529 582 539

Brasil 836 928 532 609 463

Aleacutem disso o aumento progressivo das aacutereas urbanas altera as dinacircmicas destes ambientes

Por exemplo observa-se o acreacutescimo de aacutereas impermeabilizadas em aacutereas urbanas o que impede a

absorccedilatildeo de parte das aacuteguas pluviais pelo solo e pode sobrecarregar os sistemas de drenagem Por

conseguinte satildeo necessaacuterios investimentos nos sistemas de drenagem de aacuteguas pluviais a fim de

prevenir inundaccedilotildees alagamentos e portanto danos para a sociedade [28]

O desenvolvimento dos sistemas de saneamento baacutesico urbano eacute fundamental para evitar

doenccedilas enchentes e outros impactos negativos para a sociedade Dessa forma eacute fundamental que

redes de esgoto e de aacuteguas pluviais apresentem uma maior qualidade e por conseguinte um melhor

funcionamento Para tal eacute necessaacuterio investir no apropriado dimensionamento estrutural e de

capacidade de vazatildeo dos sistemas de esgoto e aacuteguas pluviais Aleacutem disso eacute fundamental aprimorar o

controle tecnoloacutegico do concreto aplicado em tubos [28]

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 14

232 Processo de produccedilatildeo

Tubos de concreto satildeo produzidos a partir da escolha apropriada de materiais que satildeo

selecionados com base na caracterizaccedilatildeo de ensaios de laboratoacuterios As proporccedilotildees dos materiais satildeo

determinadas para o concreto atender as propriedades fiacutesicas e mecacircnicas para sua aplicaccedilatildeo adequada

[29] Os concretos aplicados em tubos satildeo de consistecircncia seca a fim de aumentar a produtividade

da fabricaccedilatildeo de tubos Desse modo ocorre a sustentaccedilatildeo do formato do tubo em poucos minutos

devido agrave coesatildeo do concreto o que permite a desforma raacutepida e possibilita a reutilizaccedilatildeo das formas

O processo de fabricaccedilatildeo de tubos consiste no adensamento eneacutergico do concreto para

diminuir a absorccedilatildeo de aacutegua e garantir a resistecircncia mecacircnica requerida [27] Este processo de

adensamento eacute necessaacuterio pois concretos de consistecircncia seca logo apoacutes o lanccedilamento no molde

apresentam bolhas de ar que ocupam em torno de 20 do volume [20] Assim a vibraccedilatildeo gera a

fluidificaccedilatildeo da argamassa da mistura seca a fim de reduzir o atrito interno acomodar os agregados

grauacutedos e reduzir o iacutendice de vazios [20]

Aleacutem disso o adensamento eneacutergico do concreto busca proporcionar o contato eficiente da

aacutegua com o cimento o que eacute essencial para as reaccedilotildees de hidrataccedilatildeo Este processo de adensamento

consiste nos sistemas de vibraccedilatildeo simples vibrocompressatildeo e centrifugaccedilatildeo radial O sistema de

vibraccedilatildeo simples eacute usual para tubos de concreto de pequenos diacircmetros e sem armadura [27]

Os equipamentos de compressatildeo radial satildeo compostos por prensas radiais que possuem um

molde exterior e um eixo rotatoacuterio hidraacuteulico Este eixo possui um sistema de roletes que realizam

um movimento de rotaccedilatildeo em alta velocidade sendo capaz de comprimir o concreto lanccedilado na

maacutequina contra o molde exterior Como resultado o tubo eacute produzido como ilustra a Figura 5 [27]

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 15

Figura 5 - Produccedilatildeo de tubos de concreto com equipamento de compressatildeo radial [27]

A norma ABNT NBR 8890 [9] determina o uso de qualquer tipo de cimento Portland na

produccedilatildeo dos tubos de concreto que natildeo satildeo utilizados em meios agressivos Nesse contexto eacute usual

a aplicaccedilatildeo do cimento CP V ARI RS na induacutestria de produccedilatildeo de tubos de concreto para aplicaccedilatildeo

em transporte de esgoto sanitaacuterio Este fato ocorre porque o concreto produzido com esse tipo de

cimento proporciona uma alta resistecircncia inicial o que permite uma desforma mais raacutepida dos tubos

e uma alta resistecircncia a sulfatos

Os tubos de concreto podem ser produzidos sem reforccedilo denominados tubos simples assim

como podem possuir reforccedilo estrutural composto por armadura ou fibras de accedilo A norma ABNT

NBR 8890 [9] classifica tubos simples de esgoto e de aacuteguas pluviais respectivamente como ES e

PS Da mesma forma a norma classifica tubos armados de esgoto e de aacuteguas pluviais

respectivamente como EA e PA Aleacutem disso a ABNT NBR 8890 [9] determina para os tubos o

encaixe macho e fecircmea assim como o encaixe ponta e bolsa como ilustra a Figura 6 Os tubos

aplicados em esgoto sanitaacuterio devem possuir junta elaacutestica e nos tubos aplicados em redes de aacuteguas

pluviais as juntas podem ser elaacutesticas ou riacutegidas

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 16

(a) (b)

Figura 6 - Semicorte longitudinal tiacutepico de tubos com encaixe (a) macho e fecircmea e (b) ponta e bolsa [9]

233 Caracterizaccedilatildeo e normatizaccedilatildeo

A capacidade de resistecircncia de tubos de concreto eacute determinada pelo ensaio de compressatildeo

diametral No Brasil este ensaio eacute regulamentado de acordo com a norma ABNT NBR 8890 [9] Para

tubos com reforccedilo convencional o ensaio de compressatildeo diametral permite determinar as cargas de

fissura e de ruptura a partir de um carregamento contiacutenuo e comparar esses resultados com os valores

miacutenimos da norma

Os resultados do ensaio de resistecircncia agrave compressatildeo diametral permitem verificar a classe de

resistecircncia do tubo conforme especificado em projeto para a aplicaccedilatildeo de tubos em redes de aacuteguas

pluviais ou redes de esgoto sanitaacuterio A carga miacutenima isenta de dano corresponde agrave carga de fissura

do tubo o que permite classificar o elemento conforme a ABNT NBR 8890 [9]

A carga miacutenima de ruptura eacute a forccedila maacutexima obtida no ensaio de compressatildeo diametral e eacute

equivalente ao estado-limite uacuteltimo de ruiacutena do tubo conforme a classificaccedilatildeo da ABNT NBR 8890

[9] As cargas miacutenimas de fissura e de ruptura de tubos satildeo calculadas a partir dos respectivos valores

de carga total dividida pelo comprimento uacutetil do tubo na unidade kNm

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 17

A avaliaccedilatildeo de compressatildeo diametral possui diversos meacutetodos de montagem do aparato de

ensaio Conforme Zaidler (1983 apud Figueiredo e Neto 2002) entre esses meacutetodos destacam-se

ensaio de trecircs cutelos ensaio de dois cutelos ensaio de colchatildeo de areia e ensaio de Minnesota como

ilustra Figura 7 [29]

(a) (b) (c) (d)

Figura 7 - Meacutetodos de ensaio de tubos ensaios de (a) trecircs cutelos (b) dois cutelos (c) colchatildeo de areia e (d) Minnesota

[29]

No Brasil o meacutetodo de ensaio mais aplicado eacute o de trecircs cutelos conforme recomenda a ABNT

NBR 8890 [9] Esse meacutetodo consiste no apoio do tubo em dois cutelos de madeira inferiores e no

carregamento a partir de um cutelo superior centralizado e articulado o qual pode conter cutelo de

madeira entre esse e o tubo para ajustes de altura A Figura 8 ilustra o aparato de ensaio de compressatildeo

diametral Apoacutes a ruptura dos tubos satildeo extraiacutedos testemunhos para determinar a absorccedilatildeo de aacutegua

do concreto

Figura 8 - Esquema do ensaio de compressatildeo diametral para tubo de encaixe ponta e bolsa visto que L eacute o comprimento

uacutetil do tubo [9]

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 18

234 Limitaccedilotildees tecnoloacutegicas

Tubos de concreto compotildeem redes de sistemas enterrados nos quais a ocorrecircncia de falhas

pode gerar danos seacuterios e onerosos A ABNT NBR 8890 [9] limita o valor de absorccedilatildeo de aacutegua dos

tubos de concreto uma vez que tubos porosos podem facilitar a contaminaccedilatildeo do liacutequido no interior

dos tubos bem como podem gerar a poluiccedilatildeo do meio externo

Em vista disso eacute necessaacuterio investir no desenvolvimento tecnoloacutegico de tubos de concreto

Para tal diversos estudos foram publicados com o intuito de melhorar o desempenho de tubos de

concreto a partir da reduccedilatildeo das limitaccedilotildees do concreto de consistecircncia seca como estabilidade

volumeacutetrica e capacidade de resistir agrave esforccedilos [34]

Nesse sentido nota-se que o uso de aditivos e adiccedilotildees pode gerar melhorias para o concreto

aplicado em tubos Entre os materiais com potencial de gerar melhor desempenho do concreto

aplicado em tubos recebem destaque os aditivos

Em concretos de consistecircncia seca os aditivos contribuem para melhorar algumas

propriedades como a hidrataccedilatildeo do cimento propriedades mecacircnicas preenchimento do molde e

aspecto final dos elementos Dessa forma eacute possiacutevel reduzir a porosidade aumentar a resistecircncia

mecacircnica e a produtividade da fabricaccedilatildeo a partir do uso de aditivos [8]

A melhoria de desempenho de um tubo de concreto poderaacute acarretar no amplo ganho de

qualidade no sistema final mediante o nuacutemero de repeticcedilotildees desses elementos Agrave vista disso nota-se

a relevacircncia de diminuir limitaccedilotildees de desempenho em relaccedilatildeo ao concreto aplicado em tubos

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 19

3 Caracterizaccedilatildeo de materiais

Neste capiacutetulo eacute apresentada a caracterizaccedilatildeo dos materiais empregados na produccedilatildeo de tubos

de concreto Os materiais analisados satildeo o cimento CP V ARI RS aditivo de oacutexido de caacutelcio

supercalcinado e agregados

31 Materiais

Os materiais selecionados para a campanha experimental estatildeo descritos na Tabela 2 O

aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado DRY D1 foi fornecido pela empresa Chimica Edile do

Brasil e os demais materiais foram providenciados pela empresa Fermix Tubos

Tabela 2 - Materiais selecionados para a realizaccedilatildeo da campanha experimental

Material Tipo Fornecedor

Cimento CP V ARI RS InterCement Ijaciacute

Agregado miuacutedo Areia artificial graniacutetica Embu - Mogi

Agregado grauacutedo Brita graniacutetica (B0 e B1) Pau Pedra

Aditivo compensador de retraccedilatildeo Oacutexido de caacutelcio supercalcinado (DRY D1) Chimica Edile do Brasil

Aacutegua Deionizada (para pastas e argamassas) e

potaacutevel (para concretos) USJT

O cimento e o DRY D1 foram armazenados em sacos plaacutesticos vedados e mantidos em local

reservado para evitar absorccedilatildeo de aacutegua e carbonataccedilatildeo [13] Os agregados foram previamente secos

em estufa na temperatura 105 ordmC ateacute a massa constante

32 Meacutetodos de caracterizaccedilatildeo

321 Cimento e aditivo

Massa especiacutefica

O cimento e o aditivo foram caracterizados pela determinaccedilatildeo de suas respectivas massas

especiacuteficas utilizando o frasco de Le Chatelier e querosene segundo a ABNT NBR 16605 [32]

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 20

Distribuiccedilatildeo do tamanho de partiacutecula

A distribuiccedilatildeo do tamanho de partiacutecula foi realizada por granulometria a laser em uma

suspensatildeo em etanol absoluto no equipamento Malvern Mastersizer V363 da Malvern Instruments

Difraccedilatildeo de raios-X

A composiccedilatildeo mineraloacutegica desses compostos foi determinada por difraccedilatildeo de raios-X

(DRX) O ensaio foi realizado em um difratocircmetro PANalytical XrsquoPert PRO MPD Alpha1 em

geometria de reflexatildeo Bragg-Brentano θ2θ equipado com um detector Pixel (comprimento ativo de

3347 ordm) e uma fenda divergente fixa de 05 o

Esse equipamento opera com radiaccedilatildeo CuKα1 filtrada por Ni (λ = 15418 Aring) na voltagem de

45 kV e corrente de 40 mA Os porta-amostras eram ciliacutendricos com diacircmetro de 16 mm e

profundidade de 25 mm Foram carregados por backloading e girados a 2 rps [33]

Os difratogramas foram obtidos de 4 o2θ a 80 o2θ com passo de 0013 o2θ e 100 spasso

Foram analisados quantitativamente pelo meacutetodo de Rietveld utilizando o programa XrsquoPert

HighScore Plus com os modelos estruturais apresentados na Tabela 3 O conteuacutedo de fases amorfas

foi determinado pelo meacutetodo do padratildeo externo [33] utilizando alumina em poacute (SRM 676a NIST)

como uma referecircncia padratildeo

Tabela 3 - Modelos estruturais utilizados para o refinamento de Rietveld para o ensaio de DRX

Fase Foacutermula Sistema cristalino Nuacutemero PDF Coacutedigo ICSD Referecircncia

Alita Ca3SiO5 Monocliacutenico 01-070-8632 94742 [34]

Belitam Ca2SiO4m Monocliacutenico 01-083-0460 79550 [35]

Belitao Ca2SiO4o Ortorrocircmbico 01-086-0399 81097 [36]

Aluminato de caacutelcio Ca3Al2O6c Cuacutebico 00-038-1429 1841 [37]

Aluminato de caacutelcio Ca3Al2O6o Ortorrocircmbico 00-032-0150 1880 [38]

Ferroaluminato de caacutelcio Ca2AlFeO5 Ortorrocircmbico 01-071-0667 9197 [39]

Gipsita CaSO42H2O Monocliacutenico 00-033-0311 151692 [40]

Sulfato de caacutelcio

hemidratado CaSO4middot05H2O Monoclinic 00-041-0224 380286 [41]

Anidrita CaSO4 Ortorrocircmbico 01-086-2270 40043 [42]

Calcita CaCO3 Romboeacutedrico 01-083-0577 79673 [43]

Dolomita CaMg(CO3)2 Trigonal 01-075-1761 31335 [44]

Oacutexido de caacutelcio CaO Cubic 00-043-1001 75785 [45]

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 21

Tabela 3 - Modelos estruturais utilizados para o refinamento de Rietveld para o ensaio de DRX (continuaccedilatildeo)

Fase Foacutermula Sistema cristalino Nuacutemero PDF Coacutedigo ICSD Referecircncia

Portlandita Ca(OH)2 Romboeacutedrico 01-072-0156 15741 [46]

Etringita Ca6Al2(SO4)3

(OH)1226H2O Hexagonal 00-041-1451 155395 [47]

Monosulfoaluminato

de caacutelcio

3CaOAl2O3

CaSO412H2O Romboeacutedrico - 24461 [48]

Hemicarboaluminato

de caacutelcio

Ca4Al2(OH)12

OH05CO34H2O Romboeacutedrico 00-041-0221 263124 [49]

Monocarboaluminato

de caacutelcio

Ca4Al2(OH)12

CO35H2O Tricliacutenico 01-087-0493 59327 [50]

Alumina (padratildeo) Al2O3 Romboeacutedrico 01-081-2267 73725 [51]

322 Agregados

Os agregados miuacutedo e grauacutedo foram caracterizados pela absorccedilatildeo de aacutegua respectivamente

conforme a ABNT NBR NM 30 [52] e ABNT NBR NM 53 [53] Aleacutem disso os agregados miuacutedo e

grauacutedo foram analisados pela determinaccedilatildeo da massa especiacutefica

33 Resultados e discussatildeo

331 Cimento e aditivo

Massa especiacutefica

A massa especiacutefica do cimento e do aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado foram 305 e

313 gcm3 respectivamente Os valores determinados estatildeo bastante proacuteximos de resultados

presentes na literatura [6] Dessa forma o valor da massa especiacutefica determinado para o aditivo se

enquadra no valor especificado pela norma ABNT NBR 11768-1 [17]

Distribuiccedilatildeo do tamanho de partiacutecula

As curvas de distribuiccedilatildeo do tamanho de partiacutecula determinadas por granulometria a laser do

cimento e do aditivo estatildeo apresentadas na Figura 9 A partir dessa anaacutelise foram obtidos os

resultados apresentados na Tabela 4 Observa-se que o cimento CP V ARI RS apresenta distribuiccedilatildeo

de tamanho de partiacutecula mais fina que o aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 22

Figura 9 - Curvas de distribuiccedilatildeo do tamanho de partiacutecula do cimento CP V ARI RS e aditivo

Tabela 4 - Diacircmetros das partiacuteculas de cimento e aditivo obtidos por granulometria a laser

Diacircmetro Cimento Aditivo

d10 (microm) 380 56

d50 (microm) 136 191

d90 (microm) 342 1080

Difraccedilatildeo de raios-X

As composiccedilotildees mineraloacutegicas do cimento e do aditivo estatildeo apresentadas na Tabela 5 e na

Tabela 6 respectivamente As fases encontradas no cimento CP V ARI RS estatildeo de acordo com a

literatura teacutecnica [2354] O aditivo apresentou quantidade de oacutexido de caacutelcio de 90 predominante

em relaccedilatildeo agrave outras composiccedilotildees como hidroacutexido de caacutelcio calcita e dolomita De acordo com esses

resultados o aditivo estaacute de acordo com o prescrito na norma ABNT NBR 11768-1 [17]

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 23

Tabela 5 - Composiccedilatildeo mineraloacutegica do cimento CP V ARI RS por DRX

Fase Quantidade ( em massa)

C3S 589

C2S 114

C3Ac 58

C3Ao 21

C4AF 79

Ca(OH)2 12

CaCO3 27

CaSO405H2O 68

CaSO4 17

SiO2 15

Soma total 1000

Tabela 6 - Composiccedilatildeo mineraloacutegica do aditivo por DRX

Fase Quantidade ( em massa)

CaO 905

MgO 03

Ca(OH)2 52

CaCO3 15

CaMg(CO3)2 26

Soma total 1000

332 Agregados

A absorccedilatildeo de aacutegua e a massa especiacutefica dos agregados miuacutedo e grauacutedo estatildeo apresentados na

Tabela 7 A caracterizaccedilatildeo dos agregados forneceu resultados que contribuem com a seleccedilatildeo de

materiais adequados para a produccedilatildeo de tubos de concreto e auxilia a reproduccedilatildeo da pesquisa

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 24

Tabela 7 - Anaacutelise de agregados

Item Agregado miuacutedo Agregado grauacutedo B0 Agregado grauacutedo B1

Absorccedilatildeo de aacutegua () 295 084 036

Massa especiacutefica (gcm3) 278 281 289

34 Conclusotildees do capiacutetulo

Neste capiacutetulo foram analisados os materiais empregados no estudo para a realizaccedilatildeo da

campanha experimental Os materiais analisados satildeo o cimento o aditivo de oacutexido de caacutelcio

supercalcinado e os agregados Para tal foram realizados os ensaios de massa especiacutefica distribuiccedilatildeo

do tamanho de partiacutecula e difraccedilatildeo de raios-X

A partir dos resultados de massa especiacutefica nota-se que o aditivo de oacutexido de caacutelcio

supercalcinado estaacute conforme os paracircmetros da ABNT NBR 11768-1 [17] e estudos anteriores [6]

Observa-se a partir das curvas de distribuiccedilatildeo do tamanho de partiacutecula que o cimento CP V ARI RS

apresenta distribuiccedilatildeo de tamanho de partiacutecula mais fina que o aditivo de oacutexido de caacutelcio

supercalcinado

Conforme a anaacutelise obtida do ensaio de difraccedilatildeo de raios-X observa-se que o aditivo

composto por oacutexido de caacutelcio supercalcinado estaacute de acordo com os paracircmetros da ABNT NBR

11768-1 [17] para aditivos compensadores de retraccedilatildeo tipo G Conforme o ensaio as fases

encontradas no cimento CP V ARI RS estatildeo conforme a bibliografia [2354]

A partir da anaacutelise dos agregados obteve-se resultados de absorccedilatildeo de aacutegua e massa especiacutefica

com o objetivo de fornecer paracircmetros para a seleccedilatildeo de agregados utilizados na produccedilatildeo de tubos

de concreto e facilitar a reproduccedilatildeo da pesquisa

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 25

4 Anaacutelise da influecircncia do aditivo na cineacutetica e nos mecanismos de hidrataccedilatildeo

No capiacutetulo em questatildeo eacute apresentado o procedimento experimental empregado para analisar

a influecircncia do aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado na cineacutetica e nos mecanismos de

hidrataccedilatildeo do CP V ARI RS Para tal satildeo analisados e discutidos os ensaios de calorimetria

isoteacutermica de DRX e de Microscopia Eletrocircnica de Varredura (MEV)

41 Materiais

Os materiais utilizados nessa parte da campanha experimental foram o cimento CP V ARI RS

o aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado e aacutegua deionizada conforme descrito no item

31

42 Dosagem e preparaccedilatildeo de pastas de cimento

As pastas foram produzidas com uma relaccedilatildeo aacuteguacimento (ac) fixa igual a 045 conforme

o usual para tubos de concreto Os teores de aditivo selecionados foram de 10 20 30 40 50 e 60

sobre a massa de cimento ( smc) conforme recomendaccedilatildeo do fabricante

Aleacutem disso para a relaccedilatildeo ac de 045 foi produzida uma pasta somente com o aditivo e aacutegua

bem como foi produzida uma pasta com o cimento e aacutegua consideradas como as amostras de

referecircncia para anaacutelise comparativa

Para a produccedilatildeo de cada amostra 200 g de pasta foram preparadas pela preacute-mistura de cimento

e aditivo seguido da adiccedilatildeo de aacutegua e homogeneizaccedilatildeo por 1 min usando um agitador IKA RW 20

acoplado a um eixo R1342 de 4 lacircminas a 1500 rpm

Apoacutes esse tempo o agitador foi desligado e as paredes internas do recipiente foram limpas

durante 30 s com uma espaacutetula Entatildeo a pasta foi homogeneizada novamente por 1 min a 1500 rpm

no agitador Concluiacutedo o processo de mistura a pasta foi destinada para o ensaio correspondente

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 26

43 Meacutetodos

431 Calorimetria isoteacutermica

Calorimetria isoteacutermica foi realizada a 23 ordmC durante 24 h com 87 g de pasta de cimento

utilizando um caloriacutemetro isoteacutermico TAMAir (TA Instruments) de 8 canais Esse ensaio foi

realizado para analisar a cineacutetica de hidrataccedilatildeo de pastas de cimento com diferentes teores de aditivo

As pastas analisadas foram a referecircncia (sem aditivo) e as pastas contendo 10 20 30 40

50 e 60 de aditivo sobre a massa de cimento Aleacutem disso foi feita uma pasta apenas contendo

aditivo e aacutegua na relaccedilatildeo 10 045 em massa para anaacutelise comparativa

432 DRX

A DRX foi utilizada para determinar a composiccedilatildeo das pastas de cimento com 24 h de

hidrataccedilatildeo utilizando o procedimento descrito no item 321 Foram utilizadas as pastas de cimento

produzidas com 3 e 5 de aditivo bem como a pasta de referecircncia sem aditivo A hidrataccedilatildeo das

pastas foi paralisada 24 h apoacutes sua preparaccedilatildeo pelo meacutetodo da troca de solvente [55] Esse meacutetodo

foi empregado porque natildeo afeta a estabilidade e a cristalinidade de aluminatos hidratados [55]

O procedimento de troca de solvente consiste em 6 passos primeiramente a pasta foi imersa

em isopropanol (razatildeo solventepasta igual a 10) por 1 h a -4 ordmC Em segundo lugar o solvente foi

substituiacutedo por um novo volume de isopropanol (razatildeo solventepasta igual a 10) e a pasta foi mantida

imersa por 1 h a -4 ordmC Em terceiro lugar o solvente foi substituiacutedo por um novo volume de

isopropanol (razatildeo solventepasta igual a 50) e a imersatildeo ocorreu por 24 h a -4 ordmC

Apoacutes essa etapa o isopropanol foi substituiacutedo por eacuteter dietiacutelico (razatildeo solventepasta igual a

25) e a pasta foi mantida imersa por 24 h a -4 ordmC Em seguida o solvente foi removido e a amostra

foi seca por 30 min a 40 ordmC Finalmente a pasta foi moiacuteda em moinho de aacutegata ateacute atingir tamanho

maacuteximo de partiacutecula igual a 63 microm

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 27

433 MEV

Microscopia Eletrocircnica de Varredura foi realizada para analisar a microestrutura das pastas

de cimento com aditivos na idade de 24 h Foram ensaiadas as mesmas amostras utilizadas para DRX

em idade especiacutefica Os ensaios foram executados em um microscoacutepio modelo Quanta FEG 650 na

voltagem de 20 kV A superfiacutecie analisada foi a de fratura recobertas com carbono A morfologia

dos hidratos precipitados foi avaliada por feixe de eleacutetrons secundaacuterios e sua composiccedilatildeo quiacutemica foi

avaliada por espectroscopia de raios-X por dispersatildeo de energia (EDS)

44 Resultados e discussatildeo

441 Calorimetria isoteacutermica

As curvas de fluxo de calor estatildeo apresentadas na Figura 10 e na Figura 11 Os pontos

caracteriacutesticos das curvas de fluxo de calor foram determinados seguindo o procedimento de Salvador

et al [56] e estatildeo na Tabela 8 As conclusotildees derivadas dessa anaacutelise estatildeo apresentadas

subsequentemente

Figura 10 - Curvas de fluxo de calor de pastas de 0 a 1 h para amostras de pastas cimentiacutecias e a pasta com 100

aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 28

Figura 11 - Curvas de fluxo de calor de pastas de 0 a 24 h para amostras de pastas cimentiacutecias e a pasta 100 aditivo

Tabela 8 - Anaacutelise das curvas de fluxo calor obtidas para amostras de pastas cimentiacutecias e a pasta com 100 aditivo de

oacutexido de caacutelcio supercalcinado

Pasta teor de

aditivo ( smc)

Periacuteodo de

induccedilatildeo (h)

Taxa de reaccedilatildeo

do pico principal

(mWgh)

Fluxo de calor

maacuteximo (mWg)

Energia liberada

no pico principal

(Jg)

Energia

liberada ateacute

24 h (Jg)

00 1396 105 574 3844 3170

10 1238 124 624 4024 3456

20 1257 113 616 4074 3437

30 1069 125 655 4202 3630

40 1115 121 643 4276 3594

50 983 131 699 4396 3833

60 974 129 705 4482 3872

Na Figura 10 observa-se que a reaccedilatildeo do aditivo com aacutegua gera um intenso pico de liberaccedilatildeo

de calor A hidrataccedilatildeo do oacutexido de caacutelcio gerando hidroacutexido de caacutelcio eacute potencialmente exoteacutermica

Essa reaccedilatildeo eacute raacutepida e termina aproximadamente 1 h apoacutes a mistura do aditivo com aacutegua Na Figura

11 eacute possiacutevel verificar que natildeo ocorrem reaccedilotildees quiacutemicas nessa pasta ateacute 24 h

A partir da anaacutelise das curvas de pastas de cimento com diferentes teores de aditivo na Figura

11 observa-se que a inclusatildeo do aditivo na pasta acelera a cineacutetica de reaccedilotildees de hidrataccedilatildeo Quanto

maior o teor de aditivo adicionado menor eacute o tempo de induccedilatildeo maior a velocidade de reaccedilatildeo maior

a intensidade do pico principal de hidrataccedilatildeo e maior a energia liberada pelos processos de hidrataccedilatildeo

Tal fato eacute devido agrave promoccedilatildeo da formaccedilatildeo e da precipitaccedilatildeo de C-S-H na matriz [6]

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 29

Tais fatos ocorrem porque a inclusatildeo de aditivos contendo caacutelcio e a adiccedilatildeo de hidroacutexido de

caacutelcio em sistemas cimentiacutecios contribuem para aumentar a concentraccedilatildeo do iacuteon Ca2+ em soluccedilatildeo

fazendo com que o meio liacutequido atinja a supersaturaccedilatildeo mais rapidamente [7]

Como o final do periacuteodo de induccedilatildeo e o iniacutecio do processo de aceleraccedilatildeo dependem da

supersaturaccedilatildeo da soluccedilatildeo com Ca2+ a inclusatildeo de aditivo acelera os processos de hidrataccedilatildeo [23]

Com isso eacute possiacutevel concluir que o aditivo acelera o endurecimento da pasta e pode conferir aumento

de resistecircncia mecacircnica da matriz cimentiacutecia Tais resultados estatildeo coerentes com os encontrados na

literatura [67]

Ainda a partir da anaacutelise da Figura 11 foram selecionadas as dosagens de aditivo de 30 e 50

sobre a massa de cimento que foram utilizadas nas etapas seguintes da campanha experimental

Esses teores receberam destaque pois satildeo valores intermediaacuterios que apresentaram resultados de taxa

de reaccedilatildeo do pico principal maiores em relaccedilatildeo aos demais teores adjacentes

442 DRX

A Tabela 9 apresenta a composiccedilatildeo mineraloacutegica obtidas a partir da anaacutelise de DRX para

pastas de cimento com 24 h de hidrataccedilatildeo As amostras analisadas foram sem aditivo e com 3 e 5

de aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado

Tabela 9 - Composiccedilatildeo mineraloacutegica de pastas de cimento obtidas por DRX para amostras de pastas cimentiacutecias sem

aditivo e pasta com 3 e 5 de aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado

Amostra 24 h Sem aditivo 3 de aditivo 5 de aditivo

Fase Quantidade ( em massa)

C3S 313 269 258

C2S 60 55 54

C3A 47 49 49

C4AF 31 36 36

CaCO3 59 58 58

Etringita 138 136 136

Ca(OH)2 151 183 178

Fases amorfas 199 213 231

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 30

A partir da anaacutelise de DRX nota-se que as amostras com aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio

supercalcinado possuem maior presenccedila de portlandita O emprego de 3 e 5 de aditivo aumentou

o teor de portlandita em relaccedilatildeo agrave pasta sem aditivo respectivamente de 212 e 179 Desse modo

observa-se que os resultados da anaacutelise de DRX estatildeo conforme observado na bibliografia pois a

reaccedilatildeo de hidrataccedilatildeo do aditivo eacute capaz de gerar portlandita [6]

Ao analisar os resultados do ensaio de DRX observa-se que as amostras com o aditivo

possuem maior teor de fases amorfas As amostras com 3 e 5 de aditivo apresentaram aumento

do teor de fases amorfas em relaccedilatildeo agrave pasta sem aditivo respectivamente de 70 e 161 Nota-se

que esse fato estaacute relacionado agrave presenccedila de C-S-H nas amostras e os resultados estatildeo conforme a

bibliografia pois a hidrataccedilatildeo do oacutexido de caacutelcio pode acelerar a precipitaccedilatildeo do gel de C-S-H em

matrizes cimentiacutecias [67]

443 MEV

As imagens obtidas por MEV das amostras sem o aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado

com 3 e 5 de aditivo satildeo mostradas na Figura 12b

A partir da comparaccedilatildeo entre a Figura 13a e Figura 13b nota-se que a amostra com 3 de

aditivo apresenta maior presenccedila de hidroacutexido de caacutelcio e gel de C-S-H Ainda em relaccedilatildeo agrave Figura

13a e Figura 13c observa-se maior presenccedila de gel de C-S-H na amostra com 5 de aditivo Desse

modo a partir da anaacutelise visual das Figuras nota-se que as pastas com aditivo de oacutexido de caacutelcio

supercalcinado podem apresentar maior presenccedila de gel de C-S-H como observado na literatura [14]

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 31

(a)

(b)

(c)

Figura 12 - Imagens obtidas por MEV de pastas cimentiacutecias para as amostras (a) sem aditivo (b) com 3 de aditivo e

(c) 5 de aditivo

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 32

(a)

(b)

(c)

Figura 13 - Imagens obtidas por MEV de pastas cimentiacutecias para as amostras (a) sem aditivo (b) com 3 de aditivo e

(c) 5 de aditivo

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 33

Dessa forma a anaacutelise dos resultados de MEV estaacute de acordo com o observado nos ensaios

anteriores principalmente em relaccedilatildeo agrave anaacutelise de calorimetria isoteacutermica na qual observou-se que os

aditivos baseados em oacutexido de caacutelcio satildeo capazes de gerar a aceleraccedilatildeo dos processos de hidrataccedilatildeo

e consequentemente a precipitaccedilatildeo de produtos de hidrataccedilatildeo como o gel de C-S-H [23] Aleacutem

disso essa anaacutelise estaacute conforme a bibliografia uma vez que a reaccedilatildeo de hidrataccedilatildeo do aditivo eacute capaz

de gerar hidroacutexido de caacutelcio [6]

45 Conclusotildees do capiacutetulo

Neste capiacutetulo foram analisadas amostras de pastas cimentiacutecias baseadas nos ensaios de

calorimetria isoteacutermica DRX e MEV O ensaio de calorimetria isoteacutermica analisou pastas cimentiacutecias

com o aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado nos teores de 10 20 30 40 50 e 60

sobre a massa de cimento Ainda o ensaio analisou uma amostra de pasta cimentiacutecia sem o aditivo e

uma pasta composta somente do aditivo

A partir dos resultados de calorimetria isoteacutermica observa-se que a reaccedilatildeo do aditivo com aacutegua

gera um intenso pico de liberaccedilatildeo de calor uma vez que a hidrataccedilatildeo do oacutexido de caacutelcio gerando

hidroacutexido de caacutelcio eacute potencialmente exoteacutermica Ainda observa-se que conforme ocorre o aumento

o teor do aditivo menor eacute o tempo de induccedilatildeo maior a velocidade de reaccedilatildeo maior a intensidade do

pico principal de hidrataccedilatildeo e maior a energia liberada pelos processos de hidrataccedilatildeo

As anaacutelises de DRX e MEV foram realizadas para as amostras de pastas sem aditivo e com

3 e 5 do aditivo Nota-se a partir da anaacutelise de DRX que o uso do aditivo aumentou o teor de

portlandita e de fases amorfas correspondentes ao teor de C-S-H conforme a bibliografia [67]

Observa-se na anaacutelise de MEV que o aditivo natildeo alterou de forma significativa a

microestrutura da pasta cimentiacutecia pois as amostras possuem deposiccedilatildeo de produto similares

Entretanto nota-se que a amostra com 3 de aditivo apresenta maior presenccedila de portlandita e gel

de C-S-H Aleacutem disso nota-se na amostra com 5 de aditivo maior presenccedila de gel de C-S-H

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 34

5 Caracterizaccedilatildeo da estabilidade dimensional de argamassas

Com o objetivo de caracterizar o aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado foi

realizado o ensaio de variaccedilatildeo dimensional Este ensaio eacute caracteriacutestico para aditivos compensadores

de retraccedilatildeo uma vez que permite determinar a influecircncia do aditivo na expansatildeo de matrizes

cimentiacutecias conforme determina a ABNT NBR 11768-1 [17]

51 Composiccedilatildeo e preparo de argamassas

A fim de permitir a moldagem dos corpos de prova para o ensaio de determinaccedilatildeo da variaccedilatildeo

dimensional a dosagem de concreto consistecircncia seca foi adaptada para uma argamassa de

consistecircncia plaacutestica Esta alteraccedilatildeo foi necessaacuteria pois os moldes do ensaio possuem pinos metaacutelicos

rosqueados em seu interior os quais natildeo podem sofrer os deslocamentos gerados durante o processo

de moldagem de concretos de consistecircncia seca

A adaptaccedilatildeo da dosagem de concreto para a argamassa foi realizada de forma experimental

mantendo-se fixa a quantidade de cimento e a relaccedilatildeo aacuteguacimento aplicada na dosagem do concreto

Por outro lado a quantidade de agregado miuacutedo foi reduzida em 234 e o agregado grauacutedo foi

retitado da dosagem com o objetivo de garantir uma argamassa de consistecircncia plaacutestica conforme

apresentado na Tabela 10 O aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado foi empregado nas dosagens

de 3 e 5 sobre a massa de cimento

Tabela 10 - Dosagem de materiais para produccedilatildeo de 1 m3 de argamassa

Material Tipo Dosagem (kgm3) Traccedilo unitaacuterio em massa

Cimento CP V ARI RS 3100 100

Agregado miuacutedo Areia artificial graniacutetica 86728 271

Aacutegua Potaacutevel 1457 047

As argamassas foram preparadas em argamassadeira orbital marca Perfecta Curitiba com

capacidade de 20 L com a preacute-mistura do cimento e do aditivo por 30 s a 136 rpm adiccedilatildeo e mistura

da aacutegua por 60 s a 281 rpm e adiccedilatildeo e mistura da areia por 90 s a 281 rpm

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 35

52 Meacutetodos

Imediatamente apoacutes a finalizaccedilatildeo da mistura corpos de prova prismaacuteticos 75 mm x 75 mm x

285 mm (largura x altura x comprimento) foram moldados segundo a norma ABNT NBR 16834 [57]

O processo de cura dos corpos de prova foi realizado conforme determinado por Nunes et al [15]

com o objetivo de simular a cura usual de tubos de concreto

Os autores propuseram a adaptaccedilatildeo da norma ASTM C 157 [19] que consiste na seguinte

metodologia imediatamente apoacutes a moldagem dos corpos de prova estes foram recobertos por papel

filme e colocados em cacircmara uacutemida depois de 1 dia os corpos de prova foram retirados da cacircmara

uacutemida e desformados

A primeira leitura da variaccedilatildeo dimensional foi realizada conforme o procedimento da norma

ABNT NBR 16834 [57] mantendo-se a posiccedilatildeo do corpo de prova de acordo com a indicaccedilatildeo de

seta como mostra a Tabela 14 Em seguida os corpos de prova foram mantidos na cacircmara seca ateacute a

leitura de 180 dias

Figura 14 - Aparato para determinaccedilatildeo para o ensaio de variaccedilatildeo dimensional A seta azul indica a posiccedilatildeo do corpo de

prova durante o ensaio

53 Resultados e discussatildeo

Os resultados obtidos na anaacutelise de variaccedilatildeo dimensional estatildeo apresentados na Figura 15

Observa-se que houve uma reduccedilatildeo da retraccedilatildeo nas amostras com aditivos em relaccedilatildeo agrave amostra

referecircncia sem aditivo Assim argamassas produzidas com o aditivo apresentaram maior estabilidade

volumeacutetrica quando comparadas agraves argamassas referecircncia

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 36

Figura 15 - Resultados de variaccedilatildeo dimensional por idade de argamassas para amostras sem aditivo com 3 de aditivo

e 5 de aditivo

A amostra referecircncia apresentou variaccedilatildeo dimensional de -0089 A reduccedilatildeo de retraccedilatildeo aos

28 dias de idade de ensaio foi de 337 e 787 com o emprego de 3 e 5 de aditivo sobre a massa

de cimento com resultados de variaccedilatildeo dimensional respectivamente de -0086 e -0082

Desse modo para a amostra com 5 de aditivo a reduccedilatildeo de retraccedilatildeo aos 28 dias de idade eacute

maior que o miacutenimo de 5 determinado para caracterizar o aditivo compensador de retraccedilatildeo

conforme a ABNT NBR 11768-1 [17] para aditivos compensadores de retraccedilatildeo tipo G

Observa-se que a maior reduccedilatildeo do valor de variaccedilatildeo dimensional foi de 0008 para 7 dias

a partir da comparaccedilatildeo entre a argamassa referecircncia e a argamassa com 5 de aditivo A reduccedilatildeo de

variaccedilatildeo dimensional foi similar entre as leituras a partir de 7 dias

De acordo com o observado no item 42 a inclusatildeo do aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio

supercalcinado em matrizes cimentiacutecias aumenta a quantidade de portlandita disponiacutevel Os cristais

de portlandita exercem uma pressatildeo durante a sua formaccedilatildeo o que gera uma reaccedilatildeo expansiva Assim

o uso do aditivo compensa a retraccedilatildeo por secagem e a retraccedilatildeo autoacutegena da matriz cimentiacutecia

54 Conclusotildees do capiacutetulo

Neste capiacutetulo foi avaliada a variaccedilatildeo dimensional de amostras de argamassa sem aditivo e

com 3 e 5 de aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado Observa-se que nas amostras

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 37

com 3 e 5 de aditivo houve reduccedilatildeo de retraccedilatildeo aos 28 dias de idade respectivamente de 337 e

787 em relaccedilatildeo agrave amostra sem aditivo As amostras apresentaram comportamento similar ao longo

do ensaio realizado ateacute 180 dias

A amostra com 5 de aditivo apresentou reduccedilatildeo de retraccedilatildeo aos 28 dias em relaccedilatildeo agrave

amostra sem aditivo conforme determina a ABNT NBR 11768-1 [17] para aditivos compensadores

de retraccedilatildeo tipo G Desse modo nota-se que argamassas produzidas com o aditivo possuem maior

estabilidade volumeacutetrica

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 38

6 Produccedilatildeo de concreto em laboratoacuterio

Concretos foram produzidos em laboratoacuterio com o propoacutesito de avaliar a influecircncia do uso

do aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado nestas amostras Para tal foram realizados os ensaios de

resistecircncia agrave compressatildeo e absorccedilatildeo de aacutegua apoacutes imersatildeo e fervura e iacutendice de vazios As amostras

de concreto analisadas foram as contendo 3 e 5 de aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado

assim como a amostra sem aditivo

61 Composiccedilatildeo e preparo de concretos

A fim de analisar a aplicaccedilatildeo do aditivo compensador de retraccedilatildeo em tubos de concreto optou-

se por utilizar uma dosagem de concreto normalmente empregada para a fabricaccedilatildeo de tubos Esse

concreto caracteriza-se por uma consistecircncia seca pois os tubos satildeo moldados por vibro-compactaccedilatildeo

e os moldes satildeo removidos aproximadamente 5 min apoacutes sua moldagem

A dosagem de concreto utilizada estaacute descrita na Tabela 11 desenvolvida pela empresa

Fermix Tubos para fabricar tubos tipo PA-2 com reforccedilo de armadura metaacutelica Foram utilizados os

materiais descritos no capiacutetulo 3

Tabela 11 - Dosagem de materiais para produccedilatildeo de 1 m3 de concreto para fabricaccedilatildeo de tubos

Material Tipo Dosagem (kgm3) Traccedilo unitaacuterio em massa

Cimento CP V ARI RS 3100 100

Agregado miuacutedo Areia artificial graniacutetica 11315 365

Agregado grauacutedo Brita graniacutetica B0 2263 073

Agregado grauacutedo Brita graniacutetica B1 5301 171

Aacutegua Potaacutevel 1457 047

Observa-se que a dosagem de concreto em questatildeo possui relaccedilatildeo aacuteguacimento inferior agrave

050 conforme determina a ABNT NBR 8890 [9] para tubos destinados agrave redes de aacutegua pluvial Aleacutem

disso o traccedilo de concreto possui um teor de argamassa igual a 656 conforme meacutetodo do IPT

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 39

(1+teor de agregado miuacutedo por quilograma de cimento 1+ teor de agregado total por quilograma de

cimento) [3031]

O teor de argamassa utilizado eacute aproximadamente 20 superior ao teor em concretos

convencionais para garantir melhor acabamento superficial do tubo e o recobrimento adequado das

armaduras utilizadas para reforccedilo do elemento

Os concretos selecionados para anaacutelise foram o de referecircncia (sem aditivo) e contendo 3 e

5 de aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado sobre a massa de cimento Lotes de 25 L

foram produzidos em betoneira estacionaacuteria de 50 L eixo vertical e mistura forccedilada conforme

determina a ABNT NBR 12821 [58] O procedimento de mistura pode ser visto na Figura 16a

(a) (b) (c)

Figura 16 - Produccedilatildeo dos corpos de prova de concreto (a) mistura dos materiais na betoneira (b) preenchimento do

molde com 1 camada de concreto (c) aplicaccedilatildeo de energia com o soquete para compactaccedilatildeo do concreto

Imediatamente apoacutes a mistura do concreto foram moldados corpos de prova ciliacutendricos na

dimensatildeo de 100 mm de diacircmetro por 200 mm de altura A moldagem dos corpos de prova foi

realizada com o auxiacutelio de soquete metaacutelico dotado de guia para aplicaccedilatildeo de energia conforme

descreve a ABNT NBR 7182 [59]

O processo de moldagem dos corpos de prova estaacute apresentado nas Figura 16b e Figura 16c

Os corpos de prova foram desmoldados 24 h apoacutes a moldagem cobertos com lona plaacutestica e mantidos

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 40

no laboratoacuterio em condiccedilotildees de temperatura e umidade respectivamente de 23plusmn1 ordmC e 58plusmn2 de ateacute

a data de realizaccedilatildeo dos ensaios

62 Meacutetodos de ensaio para avaliaccedilatildeo de concretos

621 Resistecircncia agrave compressatildeo

O ensaio de resistecircncia agrave compressatildeo tem o intuito de verificar a influecircncia do uso do aditivo

na resistecircncia mecacircnica de concretos O ensaio foi realizado com 3 corpos de prova ciliacutendricos de

100 mm de diacircmetro e 200 mm de altura retificados nas idades de 1 3 e 28 dias Foi utilizada uma

prensa universal TONI PACT 3000 de 100 tf A velocidade de aplicaccedilatildeo de pressatildeo foi igual a 045

MPas seguindo as recomendaccedilotildees da ABNT NBR 5739 [60]

622 Absorccedilatildeo apoacutes imersatildeo e fervura e iacutendice de vazios

O ensaio tem o intuito de verificar a influecircncia do aditivo na porosidade acessiacutevel agrave aacutegua da

matriz Este foi realizado com 3 corpos de prova ciliacutendricos de 100 mm de diacircmetro e 200 mm de

altura para a idade de 28 dias seguindo a ABNT NBR 9778 [61]

Os corpos de prova foram imersos em aacutegua por 3 dias e sua massa saturada foi determinada

Entatildeo foram secos a 60 oC por 3 dias e sua massa seca foi medida A absorccedilatildeo de aacutegua foi calculada

pela diferenccedila entre a massa saturada e seca em valores porcentuais em relaccedilatildeo agrave massa seca

63 Resultados e discussatildeo

631 Resistecircncia agrave compressatildeo

A Tabela 12 resume os resultados meacutedios de resistecircncia agrave compressatildeo dos concretos com o

desvio padratildeo e anaacutelise de variacircncia ldquoAnovardquo de cada medida Observa-se clara influecircncia do aditivo

compensador de retraccedilatildeo no aumento de resistecircncia mecacircnica do concreto em relaccedilatildeo agrave referecircncia

A amostra com 5 de aditivo apresentou maior resistecircncia agrave compressatildeo em todas as idades

analisadas

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 41

A partir da anaacutelise da Tabela 12 em relaccedilatildeo agrave Anova com uma confiabilidade de 95 obteve-

se o valor de ldquoprdquo inferior a 005 (5) para as amostras nas idades de ensaio de 1 3 e 28 dias Assim

observa-se que a diferenccedila entre as amostras referecircncia com 30 de aditivo e com 50 de aditivo

satildeo estatisticamente significativas para as trecircs idades de ensaio analisadas

Tabela 12 - Resultados meacutedios de resistecircncia agrave compressatildeo nas diferentes idades

Amostra fcm1 (MPa) fcm3 (MPa) fcm28 (MPa)

Sem aditivo 119 plusmn 056 149 plusmn 015 181 plusmn 078

30 de aditivo 130 plusmn 040 187 plusmn 051 197 plusmn 064

50 de aditivo 140 plusmn 050 196 plusmn 035 209 plusmn 028

Anova 00057 00019 00306

p

Concretos produzidos com o aditivo apresentaram maiores resistecircncias agrave compressatildeo que o

concreto referecircncia em todas as idades analisadas Empregando 3 de aditivo a resistecircncia agrave

compressatildeo aumenta 92 255 e 88 nas idades de 1 3 e 28 dias respectivamente Concretos

produzidos com 5 do aditivo apresentaram valores de resistecircncia a compressatildeo 177 315 e 157

superiores ao concreto referecircncia nas idades de 1 3 e 28 dias respectivamente

Conforme observado nos resultados de calorimetria isoteacutermica o aditivo compensador de

retraccedilatildeo contribui para acelerar a cineacutetica de hidrataccedilatildeo do cimento o que eacute capaz de aumentar o

preenchimento dos poros da matriz cimentiacutecia Assim essa aceleraccedilatildeo contribui para aumentar a

velocidade de formaccedilatildeo e precipitaccedilatildeo de C-S-H na matriz Com isso o emprego do aditivo promove

aumento na resistecircncia agrave compressatildeo do concreto

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 42

632 Absorccedilatildeo apoacutes imersatildeo e fervura e iacutendice de vazios

Os resultados obtidos de absorccedilatildeo de aacutegua e iacutendice de vazios por imersatildeo e fervura para

concretos na idade de 28 dias estatildeo apresentados na Figura 17 com o desvio padratildeo de cada resultado

Concretos produzidos com 3 de aditivo apresentaram valores de absorccedilatildeo de aacutegua e iacutendice de vazios

51 e 67 inferiores em relaccedilatildeo agrave amostra sem aditivo Empregando 5 do aditivo a absorccedilatildeo de

aacutegua e iacutendice de vazios diminuiacuteram 80 e 90 respectivamente

Figura 17 - Resultados meacutedios de absorccedilatildeo de aacutegua e iacutendice de vazios por imersatildeo e fervura obtidos de amostras sem

aditivo com 3 de aditivo e 5 de aditivo

Os resultados do ensaio de absorccedilatildeo de aacutegua e iacutendice de vazios por imersatildeo e fervura estatildeo

de acordo com o observado nos resultados de calorimetria isoteacutermica e resistecircncias agrave compressatildeo

pois o uso do aditivo promove o preenchimento dos poros de elementos cimentiacutecios

64 Conclusotildees do capiacutetulo

Neste capiacutetulo foram analisadas amostras de concreto produzidas em laboratoacuterio para os

ensaios de resistecircncia agrave compressatildeo e absorccedilatildeo de aacutegua apoacutes imersatildeo e fervura e iacutendice de vazios As

amostras de concreto analisadas foram as contendo 3 e 5 de aditivo de oacutexido de caacutelcio

supercalcinado comparadas em relaccedilatildeo agrave amostra sem aditivo

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 43

Concretos produzidos com 3 de aditivo apresentaram ganho de resistecircncia agrave compressatildeo de

92 255 e 88 nas idades de 1 3 e 28 dias respectivamente A amostra com 5 de aditivo

apresentou aumento de valores de resistecircncia agrave compressatildeo de 177 315 e 157 nas idades de 1 3

e 28 dias respectivamente em relaccedilatildeo agrave amostra sem aditivo

A anaacutelise ldquoAnovardquo foi aplicada entre as amostras e comprovou a significacircncia dos resultados

para as trecircs idades de ensaio analisadas

Os resultados obtidos a partir do ensaio de absorccedilatildeo de aacutegua e iacutendice de vazios por imersatildeo e

fervura apresentam valores menores para as amostras com o aditivo em relaccedilatildeo agrave amostra sem

aditivo Entretanto os resultados obtidos natildeo possuem diferenccedila significativa entre as amostras

analisadas o que prejudica a anaacutelise da influecircncia do aditivo nas propriedades fiacutesicas do concreto

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 44

7 Produccedilatildeo de tubos de concreto

Neste capiacutetulo eacute apresentado o processo de produccedilatildeo de tubos de concreto com o objetivo de

analisar a influecircncia do aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado nas propriedades fiacutesicas e

mecacircnicas desses elementos Os resultados do estudo compreendem tubos utilizados em redes de

aacutegua pluviais e esgoto sanitaacuterio Para tal satildeo analisados e discutidos os ensaios de compressatildeo

diametral e absorccedilatildeo de aacutegua por imersatildeo e fervura

71 Composiccedilatildeo de tubos de concreto

Os materiais aplicados nessa parte da campanha experimental estatildeo descritos na Tabela 2 e

no item 31 A dosagem utilizada para a produccedilatildeo de tubos de concreto foi fornecida pela empresa

Fermix Tubos para fabricar tubos tipo PA-2 com reforccedilo de armadura metaacutelica conforme descrito na

Tabela 11 e no item 61 Optou-se pela produccedilatildeo dessa categoria de tubos pois satildeo amplamente

utilizados no Brasil

Para a produccedilatildeo de tubos de concreto foram usadas as dosagens de amostras sem aditivo e

com 3 e 5 de aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado Assim foram produzidas trecircs

misturas diferentes conforme a amostra com trecircs tubos de concreto para cada amostra

72 Descriccedilatildeo dos tubos

Os tubos de concreto produzidos nesse estudo tinham diacircmetro nominal de 1000 mm como

ilustra a Figura 18 O diacircmetro nominal de 1000 mm foi selecionado com o objetivo de facilitar o

processo de produccedilatildeo uma vez que a faacutebrica manteacutem o conjunto de peccedilas e de armaduras disponiacuteveis

para este diacircmetro devido sua ampla utilizaccedilatildeo O volume estimado de cada tubo de concreto eacute de

05292 m3

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 45

Figura 18 - Principais dimensotildees (em mm) de tubos de concreto PA2 produzidos

Estudos com tubos de concreto com diacircmetro nominal de 1000 mm satildeo encontrados na

bibliografia [3] Os tubos satildeo classificados como PA2 a partir da classe de resistecircncia destinados

para atender o transporte de aacuteguas pluviais conforme a norma ABNT NBR 8890 [9] O reforccedilo

estrutural com armadura foi idecircntico para todos os tubos produzidos conforme o modelo padratildeo da

faacutebrica para tubos PA2 A composiccedilatildeo deste reforccedilo foi determinada conforme a ABNT NBR 8890

[9]

Aleacutem disso para manter o padratildeo de produccedilatildeo os tubos foram moldados a partir do

procedimento de produccedilatildeo da faacutebrica Dessa forma os materiais foram provenientes da mesma fonte

os tubos foram moldados no mesmo dia de forma subsequente e a partir dos mesmos equipamentos

e matildeo de obra Os materiais e dosagens empregados satildeo conforme o descrito no item 61

73 Processo de produccedilatildeo de tubos de concreto

Em primeiro lugar o accedilo foi cortado e a armadura foi previamente montada na Fermix Tubos

por uma equipe especializada Posteriormente a armadura foi fixada no interior do molde do tubo de

concreto com o auxiacutelio de um anel como mostra a Figura 19a Em seguida o conjunto (molde e

armadura) foi transportado para o interior da maacutequina de vibro-compressatildeo com o auxiacutelio do sistema

de pontes rolantes como apresenta a Figura 19b

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 46

(a) (b)

Figura 19 - Montagem do conjunto molde e armadura para fabricaccedilatildeo de tubos de concreto (a) fixaccedilatildeo da armadura no

molde (b) transporte do conjunto para a maacutequina de vibro-compressatildeo

Apoacutes o posicionamento correto do molde foi iniciada a produccedilatildeo de concreto Para tal foi

utilizada a maacutequina disponiacutevel na faacutebrica do modelo VRF e marca Menegotti A primeira etapa do

processo automaacutetico de produccedilatildeo do concreto consiste no lanccedilamento do cimento no misturador

como mostra a Figura 20

Figura 20 - Lanccedilamento do cimento no misturador para a produccedilatildeo do concreto para tubos

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 47

A segunda etapa do processo consiste no lanccedilamento de agregados no misturador a partir da

esteira como apresenta a Figura 21a O processo de mistura dos materiais foi de 150 s para a

produccedilatildeo de 1 m3 de concreto Previamente o aditivo compensador de retraccedilatildeo foi pesado

manualmente a partir de balanccedila eletrocircnica portaacutetil e foi colocado no misturador por um operador

no iniacutecio da mistura como mostra a Figura 21b

(a) (b)

Figura 21 - Processo de produccedilatildeo do concreto para tubos (a) transporte de agregados na esteira (b) lanccedilamento direto

do aditivo no misturador

Em seguida o concreto foi lanccedilado diretamente no equipamento de vibro-compressatildeo a partir

de esteiras automaacuteticas como apresenta a Figura 22a Por fim o procedimento de compactaccedilatildeo da

ponta do tubo de concreto apoacutes o preenchimento total do molde foi realizado a partir de anel

giratoacuterio Apoacutes a compactaccedilatildeo do concreto o conjunto (tubo de concreto no interior do molde) foi

imediatamente transportado para o piso para a retirada do molde com o auxiacutelio do sistema de pontes

rolantes como mostram as Figura 22b e Figura 22c

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 48

(a) (b) (c)

Figura 22 - Processo de moldagem do tubo de concreto (a) lanccedilamento do concreto no molde metaacutelico (b) e (c)

retirada do molde do tubo

Observou-se que durante o processo de produccedilatildeo dos tubos com 3 de aditivo a consistecircncia

do concreto desses tubos foi similar em relaccedilatildeo aos tubos sem aditivo Por outro lado observou-se

que o processo de produccedilatildeo dos tubos com 5 de aditivo apresentou um concreto mais consistente

durante a moldagem em relaccedilatildeo ao tubo de referecircncia

Dessa forma foi possiacutevel a moldagem de todos os tubos sem a adiccedilatildeo de aacutegua em relaccedilatildeo agrave

dosagem prevista O uso da mesma dosagem para todos os tubos permite comparar de forma efetiva

o efeito do aditivo nas amostras em questatildeo

Apoacutes a retirada dos moldes os tubos receberam acabamento final realizado por um operador

com o uso de desempenadeira e broxa plaacutesticas como mostra a Figura 23a Assim o tubo de concreto

foi coberto com lona plaacutestica por dois dias para evitar a perda de aacutegua como mostra a Figura 23b

Os tubos foram mantidos em local coberto e expostos ao ar ateacute a realizaccedilatildeo dos ensaios

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 49

(a) (b)

Figura 23 - Produccedilatildeo de tubos de concreto (a) acabamento final com auxiacutelio de desempenadeira e (b) cobertura do tubo

com lona plaacutestica apoacutes o acabamento

74 Meacutetodos

741 Compressatildeo diametral

A anaacutelise de compressatildeo diametral permite determinar a influecircncia do aditivo nas

propriedades mecacircnicas dos tubos de concreto de acordo com a ABNT NBR 8890 [9] O ensaio de

compressatildeo diametral foi realizado na Fermix Tubos a partir do meacutetodo de trecircs cutelos com a maacutequina

da marca Kratus e com ceacutelula de carga de 60 ton A velocidade de aplicaccedilatildeo de carga durante o ensaio

foi igual a 20 kNmin como recomenda a ABNT NBR 8890 [9]

Neste meacutetodo de ensaio o tubo de concreto foi apoiado em dois cutelos de madeira inferiores

separados em 20 cm e um cutelo de madeira superior centralizado acoplado ao equipamento

articulado O deslocamento vertical foi medido no ensaio conforme o deslocamento do pistatildeo como

mostra a Figura 24a e Figura 24b

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 50

(a) (b)

Figura 24 - Ensaio de compressatildeo diametral para tubo de concreto (a) tubo posicionado na maacutequina de ensaio com

painel de controle e (b) destaque para o apoio de trecircs cutelos

742 Absorccedilatildeo apoacutes imersatildeo e fervura e iacutendice de vazios

A influecircncia do aditivo nos tubos de concreto foi determinada conforme a ABNT NBR 9778

[61] Para tal foram extraiacutedos 3 testemunhos de cada conjunto de tubos de concreto em torno de 1

kg cada como determina a ABNT NBR 8890 [9] Os corpos de prova foram analisados em relaccedilatildeo agrave

absorccedilatildeo de aacutegua e iacutendice de vazios apoacutes saturaccedilatildeo e fervura conforme descrito no item 622

75 Resultados

751 Compressatildeo diametral

A Figura 25a apresenta os resultados de compressatildeo diametral individuais de trecircs tubos de

concreto para a amostra sem aditivo Observa-se que os trecircs tubos apresentaram comportamento

diferente ao longo de todo deslocamento principalmente os tubos ldquosem aditivo 2rdquo e ldquosem aditivo 3rdquo

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 51

(a)

(b)

(c)

Figura 25 - Resultados de compressatildeo diametral de trecircs tubos de concreto (a) amostra sem aditivo (b) amostra com 3

de aditivo e (c) amostra com 5 de aditivo

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 52

Aleacutem disso nota-se na Figura 25a que apoacutes a carga de pico os tubos apresentaram reduccedilatildeo

na capacidade de resistecircncia ateacute o deslocamento de 75 mm aproximadamente Esse fato ocorre

devido o posicionamento central da armadura metaacutelica em relaccedilatildeo agrave espessura do tubo sendo

necessaacuterio que ocorra um niacutevel de abertura inicial de fissura para solicitar a armadura [4]

A Figura 25b mostra os resultados de compressatildeo diametral individuais de trecircs tubos de

concreto para a amostra com 3 de aditivo Nota-se que apoacutes a carga de pico os tubos apresentaram

reduccedilatildeo na capacidade de resistecircncia ateacute o deslocamento de 100 mm aproximadamente Assim

observa-se que a amostra com 3 de aditivo apresentou carga de pico para um deslocamento maior

em relaccedilatildeo agrave amostra sem aditivo

A Figura 25c apresenta os resultados de compressatildeo diametral individuais de trecircs tubos de

concreto para a amostra com 5 de aditivo Observa-se que apoacutes a carga de pico os tubos

apresentaram reduccedilatildeo na capacidade de resistecircncia ateacute o deslocamento aproximadamente de 100

mm Assim nota-se que a amostra com 5 de aditivo apresentou carga de pico para um deslocamento

maior em relaccedilatildeo agrave amostra sem aditivo

A Figura 26 mostra as curvas tiacutepicas das amostras de tubo sem aditivo com 3 e 5 de

aditivo conforme o ensaio de compressatildeo diametral A curva tiacutepica selecionada para cada amostra

foi a respectiva curva que apresentou comportamento intermediaacuterio entre os trecircs tubos ensaiados por

amostra Nota-se que as amostras de tubos com 3 de aditivo e 5 de aditivo apresentaram valores

de carga maiores em relaccedilatildeo ao tubo de concreto sem aditivo

Figura 26 - Comparaccedilatildeo de resultados de compressatildeo diametral de trecircs tubos de concreto entre as amostras sem aditivo

com 3 de aditivo e 5 de aditivo

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 53

Na Figura 26 observa-se que na regiatildeo de deslocamento entre 50 e 100 mm a carga de pico

foi maior para as amostras com aditivo com 3 e 5 de aditivo Tal fato ocorre porque esta regiatildeo

do graacutefico refere-se ao comportamento do concreto poacutes-fissuraccedilatildeo que foi alterado entre as amostras

a partir do uso de aditivos baseados em oacutexido de caacutelcio supercalcinado [4]

A Tabela 13 apresenta os valores de cargas de fissura obtidos a partir do ensaio de compressatildeo

diametral para cada amostra Observa-se que os tubos de concretos com 3 e 5 de aditivo

apresentaram crescimento de valores maacuteximos de cargas de fissura respectivamente de 293 e 260

em relaccedilatildeo ao concreto sem aditivo Aleacutem disso os tubos de concreto com 3 e 5 de aditivo

apresentaram valores superiores de cargas de fissura em relaccedilatildeo ao valor miacutenimo de 60 kNm

estabelecido na ABNT NBR 8890 [9] para o tipo de tubo em questatildeo

Tabela 13 - Resultados de carga de fissura a partir do ensaio de compressatildeo diametral

Amostra de

tubo

Carga de fissura

(kNm)

Carga de fissura

maacutexima (kNm)

Valor meacutedio (kNm)

(Desvio Padratildeo)

Coeficiente de

variaccedilatildeo ()

Sem aditivo

513

593 551 (402) 729 547

593

3 aditivo

660

767 696 (615) 885 767

660

5 aditivo

681

747 702 (385) 548 747

680

A Tabela 14 mostra os valores de cargas de ruptura obtidos no ensaio de compressatildeo diametral

para cada amostra Nota-se que os concretos com 3 e 5 de aditivo apresentaram respectivamente

valores maacuteximos de cargas de ruptura maiores de 138 e 58 em relaccedilatildeo ao concreto sem aditivo

Ainda as trecircs amostras apresentaram apenas um resultado de cada tubo ensaiado que apresentou

carga de ruptura maior que o limite de 90 kNm estabelecido na ABNT NBR 8890 [9]

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 54

Tabela 14 - Resultados de carga de ruptura a partir do ensaio de compressatildeo diametral

Amostra de

tubo

Carga de ruptura

(kNm)

Carga de ruptura

maacutexima (kNm)

Valor meacutedio (kNm)

(Desvio Padratildeo)

Coeficiente de

variaccedilatildeo ()

Sem aditivo

807

920 858 (575) 671 847

920

3 aditivo

887

1047 916 (1193) 1303 1047

813

5 aditivo

873

973 891 (749) 841 973

827

Conforme a bibliografia [34] nota-se que o ensaio de compressatildeo diametral pode apresentar

coeficientes de variaccedilatildeo consideraacuteveis entre os corpos de prova da mesma amostra como observado

em estudos de tubos de concreto reforccedilados com armaduras e fibras metaacutelicas

Em siacutentese tubos de concreto com o aditivo apresentaram maiores resistecircncias agraves cargas de

fissura e de ruptura no ensaio de compressatildeo diametral em relaccedilatildeo aos tubos sem aditivo Tal fato eacute

observado principalmente nos resultados de carga de fissura e na respectiva regiatildeo do graacutefico pois

esses valores estatildeo relacionados ao desempenho do concreto sem influecircncia da armadura

Assim como observado nos concretos produzidos em laboratoacuterio o aditivo baseado em oacutexido

de caacutelcio supercalcinado gerou aumento de resistecircncia nos tubos de concreto Tal fato contribui para

preencher os poros da matriz cimentiacutecia e promove o aumento da velocidade de formaccedilatildeo e

precipitaccedilatildeo de C-S-H na matriz Com isso eacute possiacutevel concluir que o emprego do aditivo promove

aumento de resistecircncia do concreto

752 Absorccedilatildeo apoacutes imersatildeo e fervura e iacutendice de vazios

Os resultados obtidos a partir dos ensaios de absorccedilatildeo de aacutegua e iacutendice de vazios por imersatildeo

e fervura para corpos de provas preparados a partir de testemunhos extraiacutedos de tubos de concreto

estatildeo apresentados na Figura 27 Concretos produzidos com 3 de aditivo apresentaram valores

menores de absorccedilatildeo de aacutegua e iacutendice de vazios de 068 e 076 respectivamente em relaccedilatildeo agrave

amostra sem aditivo O emprego de 5 do aditivo em tubos resultou na diminuiccedilatildeo da absorccedilatildeo de

aacutegua e iacutendice de vazios de 818 e 718 respectivamente

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 55

Figura 27 - Resultados meacutedios de absorccedilatildeo de aacutegua e iacutendice de vazios por imersatildeo e fervura de amostras de tubos de

concreto sem aditivo com 3 de aditivo e 5 de aditivo

Nota-se que as amostras extraiacutedas dos tubos com aditivo apresentaram menor absorccedilatildeo de

aacutegua e iacutendice de vazios em relaccedilatildeo a amostra sem aditivo Tambeacutem a diminuiccedilatildeo da absorccedilatildeo de

aacutegua e iacutendice de vazios gerada pelo uso do aditivo foi observada nos concretos produzidos em

laboratoacuterio uma vez que a aplicaccedilatildeo do aditivo promove o preenchimento dos poros de matrizes

cimentiacutecios Assim os resultados do ensaio estatildeo conforme o observado nos resultados de

calorimetria isoteacutermica e os ensaios realizados nos concretos produzidos em laboratoacuterio

Todavia estes resultados natildeo apresentaram diferenccedila expressiva o que dificulta a anaacutelise da

influecircncia do aditivo nesta propriedade Todas as amostras estatildeo conforme o limite de absorccedilatildeo de

8 determinado pela ABNT NBR 8890 [9]

76 Conclusotildees do capiacutetulo

Neste capiacutetulo foram avaliados os tubos de concreto produzidos com a amostra sem aditivo

e as amostras com 3 e 5 de aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado O estudo analisou

trecircs resultados do ensaio de compressatildeo diametral por amostra A partir dessas amostras foram

extraiacutedos corpos de prova para realizar o ensaio de absorccedilatildeo apoacutes imersatildeo e fervura e iacutendice de vazios

Os resultados obtidos no ensaio de compressatildeo diametral apresentaram comportamento similar ao

longo de todo deslocamento para cada amostra

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 56

A partir dos resultados graacuteficos do ensaio de compressatildeo diametral observa-se que apoacutes a

carga de pico as amostras sem aditivo apresentaram reduccedilatildeo na capacidade de resistecircncia ateacute o

deslocamento aproximadamente de 75 mm Por outro lado as amostras com 3 e 5 de aditivo

apresentaram reduccedilatildeo na capacidade de resistecircncia ateacute o deslocamento aproximadamente de 100

mm Assim nota-se que as amostras com aditivo apresentaram carga de pico para um deslocamento

maior em relaccedilatildeo agrave amostra sem aditivo

Aleacutem disso nos resultados graacuteficos do ensaio nota-se na regiatildeo de deslocamento entre 50 e

100 mm que a carga de pico foi significativamente maior para as amostras com aditivo com 3 e 5

de aditivo em relaccedilatildeo agrave amostra referecircncia Esta regiatildeo do graacutefico refere-se ao comportamento de

poacutes-fissuraccedilatildeo do concreto o que mostra a influecircncia do aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio

supercalcinado no comportamento de tubos de concreto [4]

A partir dos valores obtidos no ensaio de compressatildeo diametral nota-se que as amostras com

3 e 5 de aditivo apresentaram valores maacuteximos de cargas de fissura maiores respectivamente em

relaccedilatildeo ao concreto sem aditivo de 293 e 260 Ademais as amostras com o aditivo possuem

valores superiores de cargas de fissura conforme determina a ABNT NBR 8890 [9] para tubos PA2

Em relaccedilatildeo aos resultados obtidos a partir dos ensaios de absorccedilatildeo de aacutegua e iacutendice de vazios por

imersatildeo e fervura nota-se que as amostras com aditivo apresentaram valores menores em relaccedilatildeo agrave

amostra sem aditivo Contudo os resultados obtidos no ensaio natildeo apresentaram diferenccedila relevante

entre as amostras o que impede a anaacutelise da influecircncia do aditivo nas propriedades fiacutesicas de tubos

de concreto

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 57

8 Procedimento de fabricaccedilatildeo cura e utilizaccedilatildeo de tubos de concreto com

oacutexido de caacutelcio supercalcinado

Para a produccedilatildeo de tubos de concreto eacute fundamental selecionar materiais adequados

conforme ensaios de laboratoacuterio para a caracterizaccedilatildeo dos materiais e normas teacutecnicas pertinentes

Dessa forma com o desenvolvimento da tecnologia dos materiais aleacutem da aplicaccedilatildeo de materiais

convencionais para a produccedilatildeo de concreto satildeo aplicados adiccedilotildees e aditivos

A norma ABNT NBR 11768-1 [17] determina a anaacutelise de requisitos gerais para aditivos

usuais no Brasil Desse modo a norma relaciona a propriedade do aditivo com os respectivos meacutetodos

de ensaio e requisitos Em relaccedilatildeo ao aditivo composto por oacutexido de caacutelcio supercalcinado eacute

pertinente analisar as propriedades de homogeneidade do material e a uniformidade de sua cor Ainda

os requisitos especiacuteficos para aditivos compensadores de retraccedilatildeo satildeo determinados na ABNT NBR

11768-1 [17] conforme a caracterizaccedilatildeo de aditivos com aspecto de poacute

Eacute fundamental compor a amostragem de aditivos em poacute Para aditivos comercializados em

recipientes como tambores e contecircineres eacute necessaacuterio destacar nestes as respectivas identificaccedilotildees e

informaccedilotildees do aditivo Por outro lado para aditivos comercializados a granel eacute fundamental a

transmissatildeo das identificaccedilotildees e informaccedilotildees no momento do despacho

Aleacutem disso a norma ABNT NBR 8890 [9] determina que aditivos para concreto de tubos

devem ser armazenados em locais apropriados Assim estes locais devem proteger os aditivos de

intempeacuteries umidade e calor e eacute necessaacuterio respeitar o prazo de validade desses materiais

Apoacutes a seleccedilatildeo dos materiais eacute necessaacuterio realizar a dosagem do concreto Para tal satildeo

determinadas as proporccedilotildees de materiais mais adequadas Neste estudo a dosagem de concreto

aplicada foi a usual da faacutebrica para produccedilatildeo de tubos PA2 Vale ressaltar que o aditivo eacute adicionado

ou seja natildeo eacute necessaacuteria a substituiccedilatildeo parcial sobre a massa de cimento ou agregado miuacutedo o que

facilita a dosagem de concreto

Propotildeem-se que o estudo de dosagem contemple a umidade oacutetima do concreto com o aditivo

Desse modo a partir da umidade oacutetima eacute possiacutevel obter a quantidade de aacutegua adequada para a

consistecircncia ideal do concreto o que permite melhor desempenho do tubo No estudo realizado a

quantidade de aacutegua foi a mesma para todas as amostras com o objetivo de comparar as amostras a

partir da uacutenica variaacutevel de uso do aditivo

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 58

Para a produccedilatildeo de tubos de concreto armado eacute necessaacuteria a montagem preacutevia do reforccedilo de

accedilo o que usualmente eacute produzido na proacutepria faacutebrica de tubos como mostra a Figura 28a Apoacutes a

produccedilatildeo do reforccedilo de accedilo eacute necessaacuterio posicionaacute-lo no interior do molde o que possibilita o

transporte do conjunto para o interior da maacutequina de vibraccedilatildeo conforme a Figura 28b Deve-se

posicionar a armadura para que o seu cobrimento miacutenimo no tubo seja respeitado

(a) (b)

Figura 28 - Etapas preacutevias para a produccedilatildeo de tubos de concreto (a) montagem do reforccedilo de accedilo (b) fixaccedilatildeo do

reforccedilo de accedilo no molde

No estudo em questatildeo foi realizada a produccedilatildeo de tubos de concreto PA2 com o aditivo

baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado Para tal o processo de produccedilatildeo do concreto foi realizado

a partir da mistura automaacutetica dos materiais no misturador conforme o padratildeo da faacutebrica Durante a

mistura do concreto o aditivo anteriormente pesado de forma manual foi colocado no misturador por

um operador como mostra a Figura 29

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 59

Figura 29 - Lanccedilamento manual do aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado no misturador para a produccedilatildeo de tubos de

concreto

Contudo para uma operaccedilatildeo em larga escala este meacutetodo de produccedilatildeo pode causar erros e

atrasar o processo de produccedilatildeo principalmente devido ao trabalho manual Dessa forma propotildee-se

que o aditivo seja armazenado e dosado de acordo com o procedimento usual do cimento aplicado na

fabricaccedilatildeo de tubos de concreto uma vez que ambos os materiais possuem aspecto de poacute

Eacute proposto na literatura que o cimento utilizado na produccedilatildeo de tubos de concreto deve ser

armazenado em silos metaacutelicos a granel o que facilita a dosagem por massa Ainda recomenda-se

realizar a dosagem gravitacional bem como posicionar o dosador gravitacional sobre o misturador

a fim de garantir a descarga integral dos materiais conforme a Figura 30 [29]

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 60

Figura 30 - Silo de cimento gravitacional posicionado sobre o misturador para a fabricaccedilatildeo de tubos de concreto

No caso da impossibilidade de utilizar o misturador por gravidade eacute recomendado aplicar

transportadores helicoidais Sobretudo para plantas nas quais o silo de cimento estaacute posicionado em

niacutevel diferente do misturador [29]

Em seguida a mistura do concreto este eacute lanccedilado diretamente no molde previamente acoplado

na maacutequina de vibraccedilatildeo O modo de lanccedilamento depende do layout especiacutefico da faacutebrica como eacute

funccedilatildeo do nuacutemero de moldes que recebem o concreto e tipo de misturador Este transporte entre a

unidade dosadora e o local do sistema produtivo pode ser realizado por vagonetas skip ou esteiras

transportadoras A partir da fabricaccedilatildeo de tubos de concreto com aditivo observou-se que o transporte

deste concreto ateacute o molde deve ser realizado conforme o procedimento usual da faacutebrica a partir do

uso de esteiras rolantes como mostra a Figura 31

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 61

Figura 31 - Transporte do concreto do misturador para o molde na maacutequina de vibro-compressatildeo a partir do uso de

esteiras rolantes

Posteriormente a moldagem do tubo estes devem ser retirados da maacutequina e posicionados na

aacuterea destinada para a cura na posiccedilatildeo vertical como determina a ABNT NBR 8890 [9] Apoacutes a cura

os tubos devem ser transportados para a aacuterea de estocagem Este processo natildeo difere para os tubos

produzidos com o aditivo

A cura por proteccedilatildeo superficial eacute a cura inicial usualmente aplicada para tubos de concreto

A partir da produccedilatildeo de tubos de concreto com o aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado

produzidos neste estudo observou-se que o procedimento convencional de cura pode ser aplicado

para tubos com aditivo conforme a Figura 32 Assim o procedimento convencional de acabamento

das superfiacutecies internas e externas pode ser aplicado para os tubos produzidos com aditivo

Figura 32 - Processo de cura de tubos de concreto com cobertura de lona plaacutestica apoacutes o acabamento

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 62

81 Conclusotildees do capiacutetulo

Neste capiacutetulo foi analisado o procedimento de fabricaccedilatildeo cura e utilizaccedilatildeo de tubos de

concreto com oacutexido de caacutelcio supercalcinado a partir de estudos e normas teacutecnicas pertinentes assim

como as observaccedilotildees realizadas durante a produccedilatildeo de tubos de concreto com o aditivo na faacutebrica

As normas ABNT NBR 11768-1 [17] e ABNT NBR 8890 [9] especificam diretrizes para a

anaacutelise amostragem e armazenamento de aditivos com aspecto de poacute Esses requisitos devem ser

aplicados para o uso do aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado para a produccedilatildeo de tubos de

concreto

A dosagem de concreto utilizada no estudo foi a usual da faacutebrica para produccedilatildeo de tubos PA2

para o concreto sem o aditivo Para amostras com 3 e 5 de aditivo de oacutexido de caacutelcio

supercalcinado a dosagem de concreto natildeo sofreu alteraccedilotildees da quantidade de aacutegua ou substituiccedilatildeo

parcial de outros materiais

Do mesmo modo o reforccedilo de accedilo foi o habitual da faacutebrica para produccedilatildeo de tubos PA2 para

as amostras sem aditivo e com o aditivo Com o conjunto do reforccedilo de accedilo posicionado no molde no

interior da maacutequina de vibraccedilatildeo foi possiacutevel iniciar a mistura do concreto A produccedilatildeo das amostras

com o aditivo difere em relaccedilatildeo a inclusatildeo do aditivo de maneira manual Para tal o aditivo foi pesado

em balanccedila e colocado no misturador por um operador

Incluir uma etapa manual no processo de produccedilatildeo de tubos pode ser inviaacutevel para uma

operaccedilatildeo em larga escala Assim propotildee-se que o aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado seja

armazenado e dosado conforme o procedimento atual da faacutebrica aplicado para o cimento Os demais

processos de produccedilatildeo dos tubos cura e armazenamentos natildeo apresentaram diferenccedilas para os tubos

com o aditivo

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 63

9 Conclusotildees

A massa especiacutefica do aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado estaacute de acordo com estudos

anteriores [6] e conforme os paracircmetros da ABNT NBR 11768-1 [17] O aditivo apresentou

composiccedilatildeo mineraloacutegica conforme as diretrizes da ABNT NBR 11768-1 [17]

A inclusatildeo do aditivo em pasta cimentiacutecia acelera a cineacutetica de reaccedilotildees de hidrataccedilatildeo do

cimento uma vez que o aditivo eacute capaz de gerar aumento da concentraccedilatildeo do iacuteon Ca2+ que acelera o

periacuteodo de induccedilatildeo

O aditivo natildeo alterou de forma expressiva a composiccedilatildeo mineraloacutegica de pastas cimentiacutecias

Contudo observou-se maior presenccedila de hidroacutexido de caacutelcio e C-S-H nas amostras com o aditivo A

amostra com 5 de aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado foi caracterizada conforme a

determinaccedilatildeo da ABNT NBR 11768-1 [17] para aditivos compensadores de retraccedilatildeo tipo G

Concretos produzidos em laboratoacuterio com o aditivo apresentaram aumento de resistecircncia agrave

compressatildeo conforme o observou-se o aumento da velocidade de formaccedilatildeo e precipitaccedilatildeo de C-S-H

na matriz Todavia a anaacutelise das propriedades fiacutesicas de concretos natildeo apresentaram diferenccedilas

expressivas

O uso do aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado influenciou as propriedades

mecacircnicas de tubos de concreto principalmente em relaccedilatildeo agrave poacutes-fissuraccedilatildeo As amostras de tubo

com o aditivo apresentaram incremento de resistecircncia sobretudo em relaccedilatildeo agrave carga de fissura A

anaacutelise fiacutesica de tubos apresentou resultados similares

As observaccedilotildees durante o processo de fabricaccedilatildeo de tubos de concreto com o aditivo de oacutexido

de caacutelcio supercalcinado mostraram que o uso do aditivo alterou a etapa de mistura do concreto Deste

modo com base na literatura propotildee-se a adequaccedilatildeo da faacutebrica para armazenar e dosar o aditivo em

poacute conforme a praacutetica usual da induacutestria para o cimento Esta adequaccedilatildeo eacute capaz de tornar o processo

eficiente em larga escala e com poucas alteraccedilotildees na planta e no processo da faacutebrica

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 64

91 Aplicabilidade da pesquisa e sugestotildees para pesquisas futuras

Os resultados obtidos nesse projeto de pesquisa natildeo podem ser extrapolados para toda e

qualquer aplicaccedilatildeo de aditivos baseados em oacutexido de caacutelcio supercalcinado e nem para qualquer

dosagem e reforccedilo de tubo de concreto Desse modo estudos direcionados devem ser realizados para

garantir a aplicaccedilatildeo dos resultados em situaccedilotildees especiacuteficas

Para a realizaccedilatildeo de estudos futuros que relacionam a aplicaccedilatildeo do aditivo baseado em oacutexido

de caacutelcio supercalcinado com concretos de consistecircncia seca os seguintes temas satildeo sugeridos

bull Comparaccedilatildeo desses resultados com os obtidos por meio da produccedilatildeo de tubos de concreto de

pequeno diacircmetro sem o reforccedilo de armadura

bull Produccedilatildeo de elementos de concreto com consistecircncia seca a fim de avaliar o efeito do aditivo

baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado na variaccedilatildeo dimensional como o procedimento da

norma ASTM C 1581 [62]

bull Comparaccedilatildeo da durabilidade de tubos de concreto produzidos com e sem o aditivo baseado em

oacutexido de caacutelcio supercalcinado

Comparaccedilatildeo desses resultados com os obtidos por meio da produccedilatildeo de tubos de concreto

com estudo em laboratoacuterio do teor oacutetimo de aacutegua para os concretos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 65

10 Publicaccedilotildees

O projeto em questatildeo resultou em uma publicaccedilatildeo de artigo em congresso nacional e um

depoacutesito de pedido de patente respectivamente conforme as referecircncias

OLIVEIRA C U POLIZEL M M SILVA C O QUARCIONI V A SALVADOR R

P Aplicaccedilatildeo de aditivos compensadores de retraccedilatildeo em concretos de consistecircncia seca 62deg

Congresso Brasileiro do Concreto Evento virtual IBRACON 2020

OLIVEIRA C U SILVA C O V A SALVADOR R P VANETTI R GIMENEZ A

B Produccedilatildeo de tubos de concreto com a adiccedilatildeo de aditivo compensador de retraccedilatildeo composto por

oacutexido de caacutelcio supercalcinado BR n 20 2020 019004 6 Depositantes SALVADOR R P

CHIMICA EDILE DO BRASIL LTDA e FERMIX INDUacuteSTRIA E COMEacuteRCIO LTDA Depoacutesito

23 set 2020

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 66

11 Referecircncias

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[2] SISTEMA NACIONAL DE INFORMACcedilOtildeES SOBRE SANEAMENTO 24o Diagnoacutestico

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[3] R C Escariz Anaacutelise comparativa de desempenho mecacircnico de tubos de concreto

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Engenharia de Construccedilatildeo Civil e Urbana) - Escola Politeacutecnica Universidade de Satildeo Paulo

Satildeo Paulo 2011 httpsdoiorg1011606D32011tde-09042012-122504

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[8] R Bannoki Manual Teacutecnico de Drenagem e Esgoto Sanitaacuterio 1ordm Ediccedilatildeo Associaccedilatildeo

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[9] ASSOCIACcedilAtildeO BRASILEIRA DE NORMAS TEacuteCNICAS ABNT NBR 8890 Tubo de

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[10] P Helene T Andrade Materiais de construccedilatildeo e princiacutepios de ciecircncia e engenharia de

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[11] K Mehta P Monteiro Concreto estrutura propriedades e materiais 3a Ediccedilatildeo Instituto

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 67

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[18] ASSOCIACcedilAtildeO BRASILEIRA DE NORMAS TEacuteCNICAS ABNT NBR 16834 Concreto -

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido

de caacutelcio supercalcinado

RESUMO

Tubos de concreto satildeo amplamente utilizados em redes de aacuteguas pluviais e esgoto sanitaacuterio no Brasil

Esses elementos necessitam cumprir os criteacuterios de resistecircncia mecacircnica e estanqueidade conforme

determina a ABNT NBR 88902020 Aditivos compensadores de retraccedilatildeo satildeo difundidos na induacutestria

de pavimentos de concreto no paiacutes Esses aditivos baseados em oacutexido de caacutelcio supercalcinado

apresentam expansatildeo volumeacutetrica podendo ser empregados em concreto para compensar sua

retraccedilatildeo Aleacutem disso os produtos gerados pelo aditivo podem preencher os poros do concreto e

diminuir sua permeabilidade bem como aumentar sua resistecircncia mecacircnica Nesse contexto o

objetivo desta pesquisa eacute empregar o aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado na fabricaccedilatildeo

de tubos de concreto para proporcionar maior estabilidade volumeacutetrica estanqueidade e resistecircncia

mecacircnica A composiccedilatildeo quiacutemica e mineraloacutegica do aditivo foi caracterizada e a influecircncia do aditivo

na cineacutetica e nos mecanismos de hidrataccedilatildeo do cimento foi avaliada As propriedades fiacutesicas e

mecacircnicas de argamassas concretos e tubos de concreto foram analisadas Os resultados obtidos

mostram que o aditivo acelera a hidrataccedilatildeo do cimento contribuindo para aumentar o grau de

hidrataccedilatildeo de pastas em curta idade Tal fato contribui para o aumento de resistecircncia mecacircnica de

concretos produzidos em laboratoacuterio e de tubos Para finalizar foi elaborado um procedimento de

fabricaccedilatildeo cura e utilizaccedilatildeo de tubos de concreto produzidos com o aditivo

Palavras-chave Tubos de concreto oacutexido de caacutelcio supercalcinado aditivo compensador de

retraccedilatildeo propriedades mecacircnicas

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido

de caacutelcio supercalcinado

ABSTRACT

Concrete pipes are widely used in rainwater and sanitary sewage networks in Brazil These elements

need to meet mechanical strength and tightness criteria as determined by ABNT NBR 88902020

Shrinkage compensating admixtures are widespread in the concrete paving industry in the country

These admixtures based on supercalcined calcium oxide present volumetric expansion that

compensates concrete shrinkage In addition the products generated by the admixture may fill the

pores of the concrete and decrease its permeability as well as increase its mechanical strength In this

context the objective of this research is to use the admixtures based on supercalcined calcium oxide

to manufacture concrete pipes to provide greater volumetric stability tightness and mechanical

strength The chemical and mineralogical composition of the admixture were characterized and the

in influence of the admixture on the kinetics and mechanisms of hydration were analyzed In addition

the physical and mechanical properties of mortars concretes and concrete pipes produced with the

admixture were evaluated Results showed that the admixture accelerates cement hydration

contributing to increase the degree of hydration of pastes This fact contributes to the increase in the

mechanical strength of concrete specimens and pipes Finally a procedure to manufacture cure and

use concrete pipes with the admixtures was elaborated

Keywords concrete pipe supercalcined calcium oxide shrinkage compensating admixture

mechanical properties

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido

de caacutelcio supercalcinado

LISTA DE FIGURAS

Figura 1 - Esquema do programa experimental conduzido 4

Figura 2 - Fases de hidrataccedilatildeo do cimento Portland como visto em um calorimeacutetrico isoteacutermico 7

Figura 3 - Variaccedilotildees dimensionais de um concreto convencional e um concreto de retraccedilatildeo

compensada 11

Figura 4 - Comparaccedilatildeo de curvas de resistecircncia agrave compressatildeo ao longo do tempo de um concreto sem

aditivos (Referecircncia) concreto com aditivo de oacutexido de caacutelcio (CaO) e concreto com aditivos de

oacutexido de caacutelcio e redutor de retraccedilatildeo (CaO+SRA) 12

Figura 5 - Produccedilatildeo de tubos de concreto com equipamento de compressatildeo radial 15

Figura 6 - Semicorte longitudinal tiacutepico de tubos com encaixe (a) macho e fecircmea e (b) ponta e bolsa

16

Figura 7 - Meacutetodos de ensaio de tubos ensaios de (a) trecircs cutelos (b) dois cutelos (c) colchatildeo de

areia e (d) Minnesota 17

Figura 8 - Esquema do ensaio de compressatildeo diametral para tubo de encaixe ponta e bolsa visto que

L eacute o comprimento uacutetil do tubo 17

Figura 9 - Curvas de distribuiccedilatildeo do tamanho de partiacutecula do cimento CP V ARI RS e aditivo 22

Figura 10 - Curvas de fluxo de calor de pastas de 0 a 1 h para amostras de pastas cimentiacutecias e a pasta

com 100 aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado 27

Figura 11 - Curvas de fluxo de calor de pastas de 0 a 24 h para amostras de pastas cimentiacutecias e a

pasta 100 aditivo 28

Figura 12 - Imagens obtidas por MEV de pastas cimentiacutecias para as amostras (a) sem aditivo (b) com

3 de aditivo e (c) 5 de aditivo 31

Figura 13 - Imagens obtidas por MEV de pastas cimentiacutecias para as amostras (a) sem aditivo (b) com

3 de aditivo e (c) 5 de aditivo 32

Figura 14 - Aparato para determinaccedilatildeo para o ensaio de variaccedilatildeo dimensional A seta azul indica a

posiccedilatildeo do corpo de prova durante o ensaio 35

Figura 15 - Resultados de variaccedilatildeo dimensional por idade de argamassas para amostras sem aditivo

com 3 de aditivo e 5 de aditivo 36

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido

de caacutelcio supercalcinado

Figura 16 - Produccedilatildeo dos corpos de prova de concreto (a) mistura dos materiais na betoneira (b)

preenchimento do molde com 1 camada de concreto (c) aplicaccedilatildeo de energia com o soquete para

compactaccedilatildeo do concreto 39

Figura 17 - Resultados meacutedios de absorccedilatildeo de aacutegua e iacutendice de vazios por imersatildeo e fervura obtidos

de amostras sem aditivo com 3 de aditivo e 5 de aditivo 42

Figura 18 - Principais dimensotildees (em mm) de tubos de concreto PA2 produzidos 45

Figura 19 - Montagem do conjunto molde e armadura para fabricaccedilatildeo de tubos de concreto (a)

fixaccedilatildeo da armadura no molde (b) transporte do conjunto para a maacutequina de vibro-compressatildeo 46

Figura 20 - Lanccedilamento do cimento no misturador para a produccedilatildeo do concreto para tubos 46

Figura 21 - Processo de produccedilatildeo do concreto para tubos (a) transporte de agregados na esteira (b)

lanccedilamento direto do aditivo no misturador 47

Figura 22 - Processo de moldagem do tubo de concreto (a) lanccedilamento do concreto no molde

metaacutelico (b) e (c) retirada do molde do tubo 48

Figura 23 - Produccedilatildeo de tubos de concreto (a) acabamento final com auxiacutelio de desempenadeira e

(b) cobertura do tubo com lona plaacutestica apoacutes o acabamento 49

Figura 24 - Ensaio de compressatildeo diametral para tubo de concreto (a) tubo posicionado na maacutequina

de ensaio com painel de controle e (b) destaque para o apoio de trecircs cutelos 50

Figura 25 - Resultados de compressatildeo diametral de trecircs tubos de concreto (a) amostra sem aditivo

(b) amostra com 3 de aditivo e (c) amostra com 5 de aditivo 51

Figura 26 - Comparaccedilatildeo de resultados de compressatildeo diametral de trecircs tubos de concreto entre as

amostras sem aditivo com 3 de aditivo e 5 de aditivo 52

Figura 27 - Resultados meacutedios de absorccedilatildeo de aacutegua e iacutendice de vazios por imersatildeo e fervura de

amostras de tubos de concreto sem aditivo com 3 de aditivo e 5 de aditivo 55

Figura 28 - Etapas preacutevias para a produccedilatildeo de tubos de concreto (a) montagem do reforccedilo de accedilo

(b) fixaccedilatildeo do reforccedilo de accedilo no molde 58

Figura 29 - Lanccedilamento manual do aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado no misturador para a

produccedilatildeo de tubos de concreto 59

Figura 30 - Silo de cimento gravitacional posicionado sobre o misturador para a fabricaccedilatildeo de tubos

de concreto 60

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido

de caacutelcio supercalcinado

Figura 31 - Transporte do concreto do misturador para o molde na maacutequina de vibro-compressatildeo a

partir do uso de esteiras rolantes 61

Figura 32 - Processo de cura de tubos de concreto com cobertura de lona plaacutestica apoacutes o acabamento

61

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido

de caacutelcio supercalcinado

LISTA DE TABELAS

Tabela 1 - Niacuteveis de atendimento com aacutegua e esgotos dos municiacutepios com prestadores de serviccedilos

participantes do SNIS em 2018 conforme a macrorregiatildeo geograacutefica e Brasil 13

Tabela 2 - Materiais selecionados para a realizaccedilatildeo da campanha experimental 19

Tabela 3 - Modelos estruturais utilizados para o refinamento de Rietveld para o ensaio de DRX 20

Tabela 4 - Diacircmetros das partiacuteculas de cimento e aditivo obtidos por granulometria a laser 22

Tabela 5 - Composiccedilatildeo mineraloacutegica do cimento CP V ARI RS por DRX 23

Tabela 6 - Composiccedilatildeo mineraloacutegica do aditivo por DRX 23

Tabela 7 - Anaacutelise de agregados 24

Tabela 8 - Anaacutelise das curvas de fluxo calor obtidas para amostras de pastas cimentiacutecias e a pasta

com 100 aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado 28

Tabela 9 - Composiccedilatildeo mineraloacutegica de pastas de cimento obtidas por DRX para amostras de pastas

cimentiacutecias sem aditivo e pasta com 3 e 5 de aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado 29

Tabela 10 - Dosagem de materiais para produccedilatildeo de 1 m3 de argamassa 34

Tabela 11 - Dosagem de materiais para produccedilatildeo de 1 m3 de concreto para fabricaccedilatildeo de tubos 38

Tabela 12 - Resultados meacutedios de resistecircncia agrave compressatildeo nas diferentes idades 41

Tabela 13 - Resultados de carga de fissura a partir do ensaio de compressatildeo diametral 53

Tabela 14 - Resultados de carga de ruptura a partir do ensaio de compressatildeo diametral 54

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido

de caacutelcio supercalcinado

SUMAacuteRIO

1 Introduccedilatildeo 1

11 Justificativa 2

12 Objetivos 3

13 Programa experimental 4

14 Estrutura do trabalho 4

2 Revisatildeo bibliograacutefica 6

21 Concreto 6

211 Hidrataccedilatildeo do cimento 6

212 Variaccedilatildeo dimensional 8

213 Aditivos para concreto 9

22 Aditivos compensadores de retraccedilatildeo baseados em oacutexido de caacutelcio supercalcinado 9

221 Definiccedilatildeo 9

222 Composiccedilatildeo 10

223 Mecanismo de accedilatildeo e influecircncia na hidrataccedilatildeo do cimento 10

224 Influecircncia nas propriedades do concreto 11

23 Tubos de concreto 12

231 Definiccedilatildeo 12

232 Processo de produccedilatildeo 14

233 Caracterizaccedilatildeo e normatizaccedilatildeo 16

234 Limitaccedilotildees tecnoloacutegicas 18

3 Caracterizaccedilatildeo de materiais 19

31 Materiais 19

32 Meacutetodos de caracterizaccedilatildeo 19

321 Cimento e aditivo 19

322 Agregados 21

33 Resultados e discussatildeo 21

331 Cimento e aditivo 21

332 Agregados 23

34 Conclusotildees do capiacutetulo 24

4 Anaacutelise da influecircncia do aditivo na cineacutetica e nos mecanismos de hidrataccedilatildeo 25

41 Materiais 25

42 Dosagem e preparaccedilatildeo de pastas de cimento 25

43 Meacutetodos 26

431 Calorimetria isoteacutermica 26

432 DRX 26

433 MEV 27

________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido

de caacutelcio supercalcinado

44 Resultados e discussatildeo 27

441 Calorimetria isoteacutermica 27

442 DRX 29

443 MEV 30

45 Conclusotildees do capiacutetulo 33

5 Caracterizaccedilatildeo da estabilidade dimensional de argamassas 34

51 Composiccedilatildeo e preparo de argamassas 34

52 Meacutetodos 35

53 Resultados e discussatildeo 35

54 Conclusotildees do capiacutetulo 36

6 Produccedilatildeo de concreto em laboratoacuterio 38

61 Composiccedilatildeo e preparo de concretos 38

62 Meacutetodos de ensaio para avaliaccedilatildeo de concretos 40

621 Resistecircncia agrave compressatildeo 40

622 Absorccedilatildeo apoacutes imersatildeo e fervura e iacutendice de vazios 40

63 Resultados e discussatildeo 40

631 Resistecircncia agrave compressatildeo 40

632 Absorccedilatildeo apoacutes imersatildeo e fervura e iacutendice de vazios 42

64 Conclusotildees do capiacutetulo 42

7 Produccedilatildeo de tubos de concreto 44

71 Composiccedilatildeo de tubos de concreto 44

72 Descriccedilatildeo dos tubos 44

73 Processo de produccedilatildeo de tubos de concreto 45

74 Meacutetodos 49

741 Compressatildeo diametral 49

742 Absorccedilatildeo apoacutes imersatildeo e fervura e iacutendice de vazios 50

75 Resultados 50

751 Compressatildeo diametral 50

752 Absorccedilatildeo apoacutes imersatildeo e fervura e iacutendice de vazios 54

76 Conclusotildees do capiacutetulo 55

8 Procedimento de fabricaccedilatildeo cura e utilizaccedilatildeo de tubos de concreto com oacutexido de caacutelcio

supercalcinado 57

81 Conclusotildees do capiacutetulo 62

9 Conclusotildees 63

91 Aplicabilidade da pesquisa e sugestotildees para pesquisas futuras 64

10 Publicaccedilotildees 65

11 Referecircncias 66

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 1

1 Introduccedilatildeo

Elementos produzidos com concreto de consistecircncia seca satildeo amplamente utilizados no Brasil

como tubos de concreto Estes tubos tecircm vantagens competitivas para o uso em redes de aacuteguas

pluviais e de esgoto sanitaacuterio e podem ser produzidos com diacircmetros que variam entre 200 e 2000

mm e com espessuras miacutenimas de parede entre 45 e 180 mm [1] Tais caracteriacutesticas satildeo fundamentais

para que os tubos atendam as cargas miacutenimas isentas de dano em ensaios de compressatildeo e garantam

a estanqueidade do sistema

Eacute fato que o paiacutes necessita de imediato realizar a ampliaccedilatildeo dos sistemas de saneamento

baacutesico O relatoacuterio do Ministeacuterio das Cidades [2] indica baixos iacutendices de atendimento de saneamento

baacutesico no paiacutes Agrave vista do exposto eacute necessaacuterio investir no desenvolvimento tecnoloacutegico do sistema

de saneamento baacutesico do Brasil Para isso diversos estudos foram publicados com o intuito de

melhorar o desempenho de tubos de concreto a partir da reduccedilatildeo de limitaccedilotildees tecnoloacutegicas [34]

O uso de aditivos contribui para melhorar as propriedades do concreto no estado fresco e no

estado endurecido e estaacute difundido mundialmente [5] Assim eacute usual a aplicaccedilatildeo de aditivos em

concretos para atribuir vantagens teacutecnicas e econocircmicas Em relaccedilatildeo aos concretos de consistecircncia

plaacutestica aditivos satildeo utilizados para diversas finalidades como melhorar a trabalhabilidade do

concreto reduzir o consumo de cimento e aumentar a resistecircncia mecacircnica

Aditivos compensadores de retraccedilatildeo baseados em oacutexido de caacutelcio satildeo amplamente aplicados

na fabricaccedilatildeo de pisos industriais agrave niacutevel nacional e internacional [6] O uso desses aditivos atribui

vantagens para os pisos de concreto em relaccedilatildeo agrave melhoria da esteacutetica menor irregularidade dos

pisos aumento da vida uacutetil maior resistecircncia mecacircnica produccedilatildeo de maiores aacutereas de pisos sem o

uso de juntas de dilataccedilatildeo assim como menor frequecircncia de reparos

Aditivos baseados em oacutexido de caacutelcio supercalcinado apresentam expansatildeo volumeacutetrica de

cerca de 100 quando se hidratam o que compensa a retraccedilatildeo por secagem e a retraccedilatildeo autoacutegena da

matriz cimentiacutecia diminuindo possiacuteveis riscos de fissuraccedilatildeo relativos a esses fenocircmenos [6] Aleacutem

disso as fases formadas pela sua hidrataccedilatildeo podem preencher os poros da matriz diminuindo sua

porosidade e promovendo ganhos de resistecircncia [7] Esses fatos evidenciam o potencial de uso desses

aditivos para matrizes cimentiacutecias de aplicaccedilotildees diversas

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 2

Dessa forma o uso do aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado pode ser uma

alternativa viaacutevel para o aumento do desempenho de concretos aplicados em tubos Por outro lado

como o aditivo aumenta o teor de finos do concreto a determinaccedilatildeo do teor de umidade oacutetimo para

produccedilatildeo de tubos pode aumentar seu desempenho quando o aditivo eacute empregado Com isso pode

ser possiacutevel viabilizar o emprego deste tipo de aditivo neste processo industrial

Neste contexto esta pesquisa tem o objetivo de avaliar o uso do aditivo de oacutexido de caacutelcio

supercalcinado de nome comercial DRY D1 para a produccedilatildeo de concretos de consistecircncia seca

utilizados em tubos de concreto Os resultados do estudo podem ser aplicados para tubos utilizados

em redes de aacutegua pluviais e esgoto sanitaacuterio O trabalho foi desenvolvido com uma parceria entre a

Universidade Satildeo Judas Tadeu a Associaccedilatildeo Brasileira de Cimento Portland e as empresas Chimica

Edile do Brasil e Fermix Tubos

11 Justificativa

Sistemas compostos por tubos de concreto satildeo amplamente utilizados no Brasil com

vantagens competitivas para a aplicaccedilatildeo em redes de aacuteguas pluviais e de esgoto sanitaacuterio Apesar da

relevacircncia destes sistemas o Brasil possui um deacuteficit de saneamento baacutesico sendo esse maior em

relaccedilatildeo aos outros setores de infraestrutura [8] Desse modo eacute necessaacuterio investir no desenvolvimento

tecnoloacutegico de tubos de concreto

Agrave vista do exposto julgou-se pertinente o interesse de pesquisar de modo ineacutedito a utilizaccedilatildeo

de um aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado em concretos para a produccedilatildeo de tubos

Uma vez que estes aditivos satildeo amplamente utilizados na induacutestria de pavimentos industriais de

concreto e apresentam bons resultados em relaccedilatildeo agraves propriedades fiacutesicas e mecacircnicas de matrizes

cimentiacutecias

O emprego deste aditivo devido agrave sua propriedade expansiva pode promover tensotildees de

origem quiacutemica na matriz o que pode melhorar as propriedades fiacutesicas e mecacircnicas de tubos de

concreto Deste modo o aditivo composto por oacutexido de caacutelcio supercalcinado pode contribuir para o

aumento da resistecircncia mecacircnica de tubos de concreto sobretudo dos elementos reforccedilados com

armadura produzindo elementos que atendam aos requisitos mecacircnicos exigidos pela norma ABNT

NBR 8890 [9]

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 3

Mediante o exposto os resultados obtidos a partir do estudo satildeo de extrema importacircncia uma

vez que podem fornecer dados necessaacuterios para especificar concretos com desempenho superior para

a produccedilatildeo de tubos no paiacutes

O objeto de estudo apresenta interesses acadecircmicos e praacuteticos Em relaccedilatildeo ao propoacutesito

acadecircmico o projeto busca contribuir com a literatura atual em relaccedilatildeo agrave interaccedilatildeo de aditivos

baseados em oacutexido de caacutelcio supercalcinado com matrizes cimentiacutecias Ainda o projeto pode

incentivar uma seacuterie de paracircmetros a partir de trabalhos futuros que relacionam estes aditivos com

concretos de consistecircncia seca sobretudo para tubos de concreto

Do ponto de vista praacutetico compreender a influecircncia dos aditivos baseados em oacutexido de caacutelcio

supercalcinado nas propriedades de tubos de concreto pode levar agrave maior estabilidade volumeacutetrica

estanqueidade e resistecircncia mecacircnica destes elementos Aleacutem disso o objeto de estudo pode fornecer

referecircncias relevantes para a induacutestria de aditivos e de elementos cimentiacutecios como faacutebricas de tubos

de concreto Mediante o exposto um desenvolvimento na tecnologia de materiais cimentiacutecios e

aditivos baseados em oacutexido de caacutelcio supercalcinado pode ser obtido

12 Objetivos

O objetivo geral do trabalho eacute avaliar o uso de aditivo compensador de retraccedilatildeo baseado em

oacutexido de caacutelcio supercalcinado na fabricaccedilatildeo de tubos de concretos Para cumprir o objetivo geral

foram definidos os 5 objetivos especiacuteficos descritos a seguir

I Avaliar a influecircncia do aditivo composto por oacutexido de caacutelcio na cineacutetica nos mecanismos de

hidrataccedilatildeo e na microestrutura de misturas cimentiacutecias

II Analisar como o aditivo influecircncia as propriedades fiacutesicas e mecacircnicas de concretos produzidos

em laboratoacuterio

III Analisar a estabilidade dimensional de argamassas produzidas com o aditivo

IV Caracterizar as propriedades fiacutesicas e mecacircnicas de tubos de concreto fabricados com aditivo

baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado

Elaborar um procedimento praacutetico para a utilizaccedilatildeo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado na

fabricaccedilatildeo de tubos de concreto

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 4

13 Programa experimental

As etapas do programa experimental conduzido estatildeo descritas conforme a Figura 1 A

primeira etapa do estudo focou na caracterizaccedilatildeo de materiais utilizados nesta pesquisa A segunda

etapa se concentrou na anaacutelise da influecircncia do aditivo composto por oacutexido de caacutelcio supercalcinado

na cineacutetica nos mecanismos de hidrataccedilatildeo e na microestrutura de misturas cimentiacutecias

Figura 1 - Esquema do programa experimental conduzido

A terceira etapa do estudo analisou a influecircncia do aditivo nas propriedades fiacutesicas e

mecacircnicas de concretos produzidos em laboratoacuterio A quarta etapa contemplou a anaacutelise da influecircncia

do aditivo nas propriedades fiacutesicas de argamassas produzidas em laboratoacuterio A quinta etapa consistiu

na anaacutelise da influecircncia do aditivo nas propriedades fiacutesicas e mecacircnicas de tubos de concreto

produzidos na induacutestria Por fim foi apresentado um procedimento para a fabricaccedilatildeo de tubos de

concreto contendo aditivos compostos por oacutexido de caacutelcio supercalcinado

14 Estrutura do trabalho

Esta dissertaccedilatildeo estaacute organizada em dez capiacutetulos com o propoacutesito de facilitar o entendimento

dos conceitos abordados Neste capiacutetulo foram apresentados de maneira sucinta o quadro atual da

aplicaccedilatildeo de aditivos baseados em oacutexido de caacutelcio supercalcinado e de tubos de concreto a

justificativa da pesquisa objetivos e estrutura do trabalho

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 5

No capiacutetulo 2 eacute apresentada a revisatildeo bibliograacutefica que abrange aditivos baseados em oacutexido

de caacutelcio supercalcinado e tubos de concreto Para tal satildeo expostos os aspectos relevantes dos temas

como o mecanismo de hidrataccedilatildeo do oacutexido de caacutelcio e o ensaio de compressatildeo diametral para tubos

No capiacutetulo 3 eacute apresentada a caracterizaccedilatildeo de materiais utilizados na pesquisa Este capiacutetulo

descreve os meacutetodos de ensaio e os respectivos resultados da anaacutelise de materiais

No capiacutetulo 4 eacute apresentada a influecircncia do aditivo composto por oacutexido de caacutelcio

supercalcinado na cineacutetica nos mecanismos de hidrataccedilatildeo e na microestrutura de misturas

cimentiacutecias Para tal satildeo apresentados os meacutetodos de ensaio e resultados baseado na comparaccedilatildeo

entre a pasta sem aditivo e pastas produzidas com aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado

No capiacutetulo 5 satildeo apresentadas as anaacutelises da influecircncia do aditivo nas propriedades fiacutesicas

de argamassas produzidas em laboratoacuterio Satildeo apresentados o meacutetodo de ensaio de variaccedilatildeo

dimensional e os respectivos resultados com foco na comparaccedilatildeo entre o desempenho da argamassa

sem aditivo e argamassas produzidas com aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado

No capiacutetulo 6 satildeo mostradas as anaacutelises da influecircncia do aditivo nas propriedades fiacutesicas e

mecacircnicas de concretos Para estes concretos produzidos em laboratoacuterio o foco foi a comparaccedilatildeo

entre o desempenho do concreto sem aditivo e concretos produzidos com aditivo baseado em oacutexido

de caacutelcio supercalcinado

No capiacutetulo 7 eacute exposta avaliaccedilatildeo da produccedilatildeo de tubos de concreto produzidos na faacutebrica da

empresa Fermix Tubos para avaliar a influecircncia do aditivo nas propriedades fiacutesicas e mecacircnicas

desses artefatos Nesse sentido satildeo comparados tubos de concreto sem aditivo e tubos de concreto

produzidos com aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado analisados a partir dos meacutetodos

de ensaios e resultados expostos

No capiacutetulo 8 eacute apresentado um procedimento de fabricaccedilatildeo cura e utilizaccedilatildeo de tubos de

concreto com oacutexido de caacutelcio supercalcinado Desse modo satildeo apresentados estudos e normas

teacutecnicas pertinentes ao tema bem como as observaccedilotildees constatadas durante a produccedilatildeo de tubos de

concreto com o aditivo na faacutebrica de tubos

No capiacutetulo 9 satildeo apresentadas de forma resumida as principais conclusotildees obtidas nos

capiacutetulos anteriores da dissertaccedilatildeo Aleacutem disso satildeo propostas recomendaccedilotildees para a realizaccedilatildeo de

estudos futuros pertinentes ao tema No capiacutetulo 10 satildeo apresentadas as produccedilotildees teacutecnicas e

cientiacuteficas decorrentes da pesquisa desenvolvida

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 6

2 Revisatildeo bibliograacutefica

Neste capiacutetulo eacute apresentada a revisatildeo bibliograacutefica dos temas abordados nesse projeto de

pesquisa Os temas gerais abordados satildeo concreto aditivos compensadores de retraccedilatildeo baseados em

oacutexido de caacutelcio supercalcinado e tubos de concreto

21 Concreto

O uso do concreto produzido com cimento Portland foi descoberto no fim do seacuteculo XIX e

difundido no seacuteculo XX tornando-se o material mais consumido na atualidade depois da aacutegua [10]

Desse modo eacute possiacutevel considerar o concreto uma das descobertas mais relevantes do

desenvolvimento da humanidade com impacto direto na qualidade de vida da sociedade [10]

Concretos podem ser produzidos basicamente a partir da mistura entre ligante aacutegua e agregados

[11]

Contudo a competividade do mercado da construccedilatildeo civil e o desenvolvimento da tecnologia

dos materiais gerou a produccedilatildeo de concretos com melhor desempenho [11] Dessa forma na

atualidade eacute comumente utilizado o concreto com aditivos fibras pigmentos agregados especiais e

adiccedilotildees minerais [10] Entre esses os aditivos recebem destaque pois atribuem benefiacutecios para as

propriedades do estado fresco e endurecido do concreto aleacutem de gerar vantagens econocircmicas [12]

211 Hidrataccedilatildeo do cimento

O cimento Portland eacute um ligante hidraacuteulico composto essencialmente pela mistura de

cliacutenquer Portland e de sulfato de caacutelcio que satildeo moiacutedos ateacute obter aspecto de poacute fino Nesta mistura

podem ser adicionados materiais complementares conforme determina a norma ABNT NBR 16697

[13] o que caracteriza os diferentes tipos de cimento Portland

O cimento possui propriedades adesivas e coesivas e promove a uniatildeo de fragmentos minerais

em uma unidade compactada Este material hidraacuteulico quando misturado com aacutegua se hidrata [12] O

processo de hidrataccedilatildeo do cimento eacute um fenocircmeno complexo que ocorre a partir de diversas reaccedilotildees

quiacutemicas [13] Tal processo eacute exoteacutermico no qual os silicatos e aluminatos em contato com aacutegua

formam produtos hidratados

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 7

Assim a hidrataccedilatildeo do cimento ocorre entre as principais fases do cliacutenquer (C3S C2S C3A e

C4AF) gipsita (CaSO42H2O) e aacutegua Essas fases do cimento a partir de uma suspensatildeo interagem

em meio aquoso e resultam em propriedades adesivas que se desenvolvem ateacute formar um soacutelido

riacutegido Os produtos hidratados apresentam baixa solubilidade em aacutegua e contribuem para o

desenvolvimento de resistecircncia mecacircnica da matriz [12]

Para o estudo do processo de hidrataccedilatildeo do cimento eacute usual analisar a taxa de liberaccedilatildeo de

calor em relaccedilatildeo ao tempo decorrido Conforme ilustra a Figura 2 na primeira regiatildeo ldquoArdquo observa-

se que o primeiro pico de calor superior em relaccedilatildeo aos demais corresponde a diversos processos

como neutralizaccedilatildeo de cargas superficias das partiacuteculas de cimento dissoluccedilatildeo dos silicatos e

aluminatos e formaccedilatildeo de algumas fases hidratadas como a etringita [14]

Figura 2 - Fases de hidrataccedilatildeo do cimento Portland como visto em um calorimeacutetrico isoteacutermico [14]

Posteriormente na regiatildeo ldquoBrdquo da Figura 2 observa-se o periacuteodo de induccedilatildeo com lentas

velocidades de dissoluccedilatildeo e precipitaccedilatildeo de fases Depois disso nota-se na regiatildeo ldquoCrdquo que a liberaccedilatildeo

de calor aumenta gradativamente no periacuteodo de aceleraccedilatildeo visto que ocorre a hidrataccedilatildeo da alita

resultando no gel C-S-H e na precipitaccedilatildeo da portlandita [12]

Nessa fase os produtos de hidrataccedilatildeo se interconectam promovendo o enrijecimento e o

endurecimento da matriz [12] Apoacutes o pico principal observa-se a formaccedilatildeo do monossulfoaluminato

a partir da reaccedilatildeo do C3A com a etringita Depois disso as velocidades de reaccedilatildeo do processo

diminuem como indicado na regiatildeo ldquoDrdquo e ldquoErdquo da Figura 2 [12]

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 8

212 Variaccedilatildeo dimensional

Concretos apresentam variaccedilatildeo de volume gerada por diversos fatores aleacutem de mudanccedilas

externas de temperatura como a movimentaccedilatildeo de aacutegua no seu interior [15] Entre as principais

causas da variaccedilatildeo dimensional as mais relevantes satildeo a retraccedilatildeo por secagem a retraccedilatildeo plaacutestica e

a retraccedilatildeo autoacutegena [12]

A retraccedilatildeo plaacutestica manifesta-se durante o estado plaacutestico do concreto mediante a perda de

aacutegua superficial da matriz cimentiacutecia Essa retraccedilatildeo depende de diversos fatores como a quantidade

de aacutegua perdida pela superfiacutecie rigidez da mistura exsudaccedilatildeo da matriz cimentiacutecia e a temperatura e

umidade relativa do ambiente [12]

A retraccedilatildeo por secagem ocorre a partir da perda de aacutegua da pasta de cimento uma vez que o

concreto estaacute em contato com o ambiente externo Neste processo a perda de aacutegua livre eacute

predominante que ocorre concomitantemente com a movimentaccedilatildeo da aacutegua adsorvida aacutegua capilar

e aacutegua quimicamente combinada da matriz cimentiacutecia Entre esses eventos a perda de aacutegua adsorvida

eacute responsaacutevel por parte significativa da retraccedilatildeo por secagem [15]

Aleacutem disso ocorrem variaccedilotildees de reduccedilatildeo de volume de matrizes cimentiacutecias apoacutes o iniacutecio

da hidrataccedilatildeo do cimento sem considerar variaccedilotildees externas de temperatura e umidade Essa retraccedilatildeo

ocorre a partir da transferecircncia de aacutegua do interior dos poros capilares para realizar a hidrataccedilatildeo do

cimento anidro uma vez que natildeo haacute um suprimento de aacutegua para aumentar a umidade desses poros

novamente [12]

Assim os capilares provocam altas tensotildees capazes de gerar a contraccedilatildeo do volume original

de matrizes cimentiacutecia Esse processo de reduccedilatildeo de volume eacute denominada retraccedilatildeo autoacutegena [16]

Esse fenocircmeno de retraccedilatildeo pode aumentar mediante fatores como altas temperaturas externas o uso

de cimentos finos consumo elevado de cimento e relaccedilotildees aacuteguacimento menores [12]

As tensotildees geradas no concreto pela retraccedilatildeo podem exceder a resistecircncia agrave traccedilatildeo desses

elementos o que pode resultar na formaccedilatildeo de fissuras Dessa forma a variaccedilatildeo dimensional pode

comprometer o desempenho e a durabilidade de estruturas de concreto [15]

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 9

213 Aditivos para concreto

No Brasil aditivos para concreto satildeo amplamente utilizados como aditivos dispersantes

aceleradores e retardadores de pega compensadores de retraccedilatildeo e incorporadores de ar A norma

ABNT NBR 11768-1 [17] define aditivo para concreto como um produto adicionado e misturado

nesta matriz usualmente em quantidade natildeo superior a 5 sobre a massa de cimento O objetivo do

uso de aditivos eacute alterar as propriedades de concretos no estado fresco e endurecido [17]

Dessa forma eacute essencial a definiccedilatildeo assertiva do tipo de aditivo e de sua dosagem a partir das

suas propriedades e compatibilidade com o cimento Aleacutem disso deve-se levar em consideraccedilatildeo

paracircmetros como a capacidade de retenccedilatildeo de aacutegua do aditivo desenvolvimento de resistecircncias

iniciais e finais capacidade de incorporaccedilatildeo de ar entre outras Devido ao uso frequente de cimento

Portland composto no paiacutes eacute fundamental compreender a sua interaccedilatildeo com aditivos especificamente

para cada aplicaccedilatildeo [17]

22 Aditivos compensadores de retraccedilatildeo baseados em oacutexido de caacutelcio supercalcinado

221 Definiccedilatildeo

Aditivos compensadores de retraccedilatildeo baseados em oacutexido de caacutelcio supercalcinado satildeo muito

utilizados na composiccedilatildeo de pavimentos industriais de concreto Esses materiais permitem melhor

desempenho do pavimento pois satildeo agentes que compensam a retraccedilatildeo do concreto [6]

Os aditivos baseados em oacutexido de caacutelcio supercalcinado podem ser empregados como

substituiccedilatildeo de cimentos expansivos Desta forma eacute possiacutevel melhorar propriedades do concreto no

estado endurecido sem alterar o tipo de cimento utilizado [6]

Atualmenteesses materiais satildeo classificados como aditivos compensadores de retraccedilatildeo tipo

G segundo a classificaccedilatildeo da norma ABNT NBR 11768-1 [17] No Brasil seu desempenho eacute

caracterizado de acordo com a anaacutelise da variaccedilatildeo dimensional de concretos conforme a norma

ABNT NBR 16834 [18]

Em relaccedilatildeo agraves normas internacionais que avaliam o desempenho desses aditivos a partir da

variaccedilatildeo dimensional linear recebe destaque a ASTM C 157 [19] Ainda a ASTM C 878 [20] eacute

utilizada para avaliar elementos cimentiacutecios com variaccedilatildeo dimensional linear restringida

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 10

222 Composiccedilatildeo

O aditivo eacute inorgacircnico composto por oacutexido de caacutelcio supercalcinado possui aspecto de poacute

com uma granulometria especiacutefica e controlada O composto eacute produzido a partir de um tratamento

teacutermico especiacutefico para o carbonato de caacutelcio [6] O estudo realizado por Shi et al (2002) caracteriza

a hidrataccedilatildeo do oacutexido de caacutelcio a partir do seu processo de manufatura [21]

Em vista disso observou-se que o aumento de temperatura de calcinaccedilatildeo reduz a velocidade

das reaccedilotildees de hidrataccedilatildeo do oacutexido de caacutelcio o que altera as propriedades microestruturais [21] O

aditivo apresenta expansatildeo volumeacutetrica de aproximadamente 100 quando se hidrata [7]

223 Mecanismo de accedilatildeo e influecircncia na hidrataccedilatildeo do cimento

As reaccedilotildees de hidrataccedilatildeo do oacutexido de caacutelcio (CaO) ocorrem conforme as equaccedilotildees 1 e 2 sendo

o hidroacutexido de caacutelcio (portlandita) o produto de hidrataccedilatildeo formado [22]

Destaca-se que a expansatildeo gerada como consequecircncia da adiccedilatildeo de oacutexido de caacutelcio em

concretos ocorre a partir da pressatildeo exercida pelos cristais de portlandita durante a sua formaccedilatildeo Esta

reaccedilatildeo eacute altamente exoteacutermica e expansiva visto que o produto formado apresenta aproximadamente

duas vezes o volume dos reagentes [6]

Assim observa-se que o uso de aditivos baseados em caacutelcio em matrizes cimentiacutecias contribui

para o aumento da difusatildeo de iacuteons Ca2+ e para a adiccedilatildeo de hidroacutexido de caacutelcio Dessa forma estes

aditivos contribuem para a aceleraccedilatildeo da supersaturaccedilatildeo de caacutelcio dissolvido no meio liacutequido uma

vez que ocorre a maior concentraccedilatildeo do iacuteon Ca2+ em soluccedilatildeo [7]

Agrave medida que o teacutermino do periacuteodo de induccedilatildeo e o iniacutecio do processo de aceleraccedilatildeo satildeo funccedilatildeo

da supersaturaccedilatildeo da soluccedilatildeo com Ca2+ a inclusatildeo de aditivos baseados em caacutelcio eacute capaz de gerar a

aceleraccedilatildeo dos processos de hidrataccedilatildeo [23] Em vista disso estes aditivos podem acelerar a

precipitaccedilatildeo de produtos de hidrataccedilatildeo como o gel de C-S-H [67]

CaO + H2O Ca2+ + 2OH- 1

Ca2+ + 2OH- Ca(OH)2 2

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 11

224 Influecircncia nas propriedades do concreto

Concretos de retraccedilatildeo compensada satildeo caracterizados por uma expansatildeo nas primeiras idades

a qual pode compensar a retraccedilatildeo e reduzir significativamente a variaccedilatildeo dimensional do concreto a

longo prazo [11]

O processo de expansatildeo eacute capaz de gerar tensotildees internas desenvolvidas no concreto entre 01

e 07 MPa Para tal satildeo utilizados cimentos expansivos ou aditivos [11]Tal processo eacute beneacutefico em

relaccedilatildeo ao desempenho dos elementos cimentiacutecios e portanto do ponto de vista econocircmico [611]

Os aditivos de oacutexido de caacutelcio supercalcinado geram expansatildeo controlada em matrizes

cimentiacutecias e como resultado esses aditivos atuam principalmente na retraccedilatildeo por secagem e na

retraccedilatildeo autoacutegena de matrizes cimentiacutecias [6] Na Figura 3 observa-se o comportamento de variaccedilatildeo

dimensional de concretos de retraccedilatildeo compensada e de concretos convencionais [11]

Figura 3 - Variaccedilotildees dimensionais de um concreto convencional e um concreto de retraccedilatildeo compensada [11]

Aleacutem disso a hidrataccedilatildeo do oacutexido de caacutelcio pode gerar produtos expansivos que resultam em

incremento de resistecircncia de elementos de cimentiacutecios uma vez que podem acelerar a precipitaccedilatildeo

do gel de C-S-H [67] A Figura 4 ilustra a comparaccedilatildeo entre um concreto sem aditivo e um concreto

com aditivo composto por oacutexido de caacutelcio (CaO) Observa-se que no concreto com o aditivo houve

incremento de resistecircncia agrave compressatildeo em relaccedilatildeo agrave amostra referecircncia [25]

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 12

Figura 4 - Comparaccedilatildeo de curvas de resistecircncia agrave compressatildeo ao longo do tempo de um concreto sem aditivos

(Referecircncia) concreto com aditivo de oacutexido de caacutelcio (CaO) e concreto com aditivos de oacutexido de caacutelcio e redutor de

retraccedilatildeo (CaO+SRA) [25]

Agrave vista do exposto a bibliografia que relaciona a interaccedilatildeo entre o cimento e oacutexido de caacutelcio

necessita de estudos complementares a niacutevel internacional Para tal eacute necessaacuterio analisar a sinergia

entre a mistura do cimento e oacutexido de caacutelcio bem como a influecircncia das fases de cada componente

[6]

23 Tubos de concreto

231 Definiccedilatildeo

Os condutores de fluidos possuem amplo histoacuterico como as obras hidraacuteulicas de aquedutos

atribuiacutedas aos romanos alguns dos quais estatildeo preservados ateacute a atualidade A evoluccedilatildeo dos serviccedilos

de saneamento baacutesico no Brasil possui uma ampla cronologia Entre os fatos eacute possiacutevel destacar a

cidade do Rio de Janeiro no periacuteodo do impeacuterio a qual recebeu um modelo de sistema de esgoto antes

do aplicado em grandes cidades como Nova Iorque [26]

A histoacuteria da necessidade de canalizaccedilotildees enterradas estaacute intrinsicamente relacionada agrave

induacutestria dos tubos de concreto [27] Tal induacutestria foi consolidada a niacutevel mundial no iniacutecio do seacuteculo

XIX e foi desenvolvida ateacute os dias atuais principalmente para a composiccedilatildeo de redes de esgoto

sanitaacuterio e aacuteguas pluviais [26]

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 13

A partir dos anos 1960 foram inseridos no mercado equipamentos de produccedilatildeo por vibro-

compactaccedilatildeo e compressatildeo radial geralmente produzidos na Europa Nos anos seguintes o processo

de produccedilatildeo de tubos apresentou alto grau de automatizaccedilatildeo das instalaccedilotildees industriais [27] Ainda

destaca-se a alta flexibilidade de produccedilatildeo processos desde a composiccedilatildeo da armadura ateacute a cura

integrados e automatizados bem como moldes com diversas dimensotildees [27]

Apesar do extenso histoacuterico desses sistemas no Brasil o paiacutes apresenta baixos iacutendices de

atendimento de saneamento baacutesico como indica o relatoacuterio do Ministeacuterio das Cidades [2] O baixo

atendimento da demanda de coleta e tratamento de esgoto ocorre principalmente nas regiotildees Norte

e Nordeste do Brasil como pode ser observado na Tabela 1 [2]

Tabela 1 - Niacuteveis de atendimento com aacutegua e esgotos dos municiacutepios com prestadores de serviccedilos participantes do

SNIS em 2018 conforme a macrorregiatildeo geograacutefica e Brasil [2]

Macrorregiatildeo

Iacutendice de atendimento com rede () Iacutendice de tratamento dos

esgotos gerados () Aacutegua Coleta de esgotos

Total Urbano Total Urbano Total

Norte 571 696 105 133 217

Nordeste 742 887 28 363 362

Sudeste 91 959 792 837 501

Sul 902 986 452 519 454

Centro-Oeste 89 96 529 582 539

Brasil 836 928 532 609 463

Aleacutem disso o aumento progressivo das aacutereas urbanas altera as dinacircmicas destes ambientes

Por exemplo observa-se o acreacutescimo de aacutereas impermeabilizadas em aacutereas urbanas o que impede a

absorccedilatildeo de parte das aacuteguas pluviais pelo solo e pode sobrecarregar os sistemas de drenagem Por

conseguinte satildeo necessaacuterios investimentos nos sistemas de drenagem de aacuteguas pluviais a fim de

prevenir inundaccedilotildees alagamentos e portanto danos para a sociedade [28]

O desenvolvimento dos sistemas de saneamento baacutesico urbano eacute fundamental para evitar

doenccedilas enchentes e outros impactos negativos para a sociedade Dessa forma eacute fundamental que

redes de esgoto e de aacuteguas pluviais apresentem uma maior qualidade e por conseguinte um melhor

funcionamento Para tal eacute necessaacuterio investir no apropriado dimensionamento estrutural e de

capacidade de vazatildeo dos sistemas de esgoto e aacuteguas pluviais Aleacutem disso eacute fundamental aprimorar o

controle tecnoloacutegico do concreto aplicado em tubos [28]

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 14

232 Processo de produccedilatildeo

Tubos de concreto satildeo produzidos a partir da escolha apropriada de materiais que satildeo

selecionados com base na caracterizaccedilatildeo de ensaios de laboratoacuterios As proporccedilotildees dos materiais satildeo

determinadas para o concreto atender as propriedades fiacutesicas e mecacircnicas para sua aplicaccedilatildeo adequada

[29] Os concretos aplicados em tubos satildeo de consistecircncia seca a fim de aumentar a produtividade

da fabricaccedilatildeo de tubos Desse modo ocorre a sustentaccedilatildeo do formato do tubo em poucos minutos

devido agrave coesatildeo do concreto o que permite a desforma raacutepida e possibilita a reutilizaccedilatildeo das formas

O processo de fabricaccedilatildeo de tubos consiste no adensamento eneacutergico do concreto para

diminuir a absorccedilatildeo de aacutegua e garantir a resistecircncia mecacircnica requerida [27] Este processo de

adensamento eacute necessaacuterio pois concretos de consistecircncia seca logo apoacutes o lanccedilamento no molde

apresentam bolhas de ar que ocupam em torno de 20 do volume [20] Assim a vibraccedilatildeo gera a

fluidificaccedilatildeo da argamassa da mistura seca a fim de reduzir o atrito interno acomodar os agregados

grauacutedos e reduzir o iacutendice de vazios [20]

Aleacutem disso o adensamento eneacutergico do concreto busca proporcionar o contato eficiente da

aacutegua com o cimento o que eacute essencial para as reaccedilotildees de hidrataccedilatildeo Este processo de adensamento

consiste nos sistemas de vibraccedilatildeo simples vibrocompressatildeo e centrifugaccedilatildeo radial O sistema de

vibraccedilatildeo simples eacute usual para tubos de concreto de pequenos diacircmetros e sem armadura [27]

Os equipamentos de compressatildeo radial satildeo compostos por prensas radiais que possuem um

molde exterior e um eixo rotatoacuterio hidraacuteulico Este eixo possui um sistema de roletes que realizam

um movimento de rotaccedilatildeo em alta velocidade sendo capaz de comprimir o concreto lanccedilado na

maacutequina contra o molde exterior Como resultado o tubo eacute produzido como ilustra a Figura 5 [27]

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 15

Figura 5 - Produccedilatildeo de tubos de concreto com equipamento de compressatildeo radial [27]

A norma ABNT NBR 8890 [9] determina o uso de qualquer tipo de cimento Portland na

produccedilatildeo dos tubos de concreto que natildeo satildeo utilizados em meios agressivos Nesse contexto eacute usual

a aplicaccedilatildeo do cimento CP V ARI RS na induacutestria de produccedilatildeo de tubos de concreto para aplicaccedilatildeo

em transporte de esgoto sanitaacuterio Este fato ocorre porque o concreto produzido com esse tipo de

cimento proporciona uma alta resistecircncia inicial o que permite uma desforma mais raacutepida dos tubos

e uma alta resistecircncia a sulfatos

Os tubos de concreto podem ser produzidos sem reforccedilo denominados tubos simples assim

como podem possuir reforccedilo estrutural composto por armadura ou fibras de accedilo A norma ABNT

NBR 8890 [9] classifica tubos simples de esgoto e de aacuteguas pluviais respectivamente como ES e

PS Da mesma forma a norma classifica tubos armados de esgoto e de aacuteguas pluviais

respectivamente como EA e PA Aleacutem disso a ABNT NBR 8890 [9] determina para os tubos o

encaixe macho e fecircmea assim como o encaixe ponta e bolsa como ilustra a Figura 6 Os tubos

aplicados em esgoto sanitaacuterio devem possuir junta elaacutestica e nos tubos aplicados em redes de aacuteguas

pluviais as juntas podem ser elaacutesticas ou riacutegidas

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 16

(a) (b)

Figura 6 - Semicorte longitudinal tiacutepico de tubos com encaixe (a) macho e fecircmea e (b) ponta e bolsa [9]

233 Caracterizaccedilatildeo e normatizaccedilatildeo

A capacidade de resistecircncia de tubos de concreto eacute determinada pelo ensaio de compressatildeo

diametral No Brasil este ensaio eacute regulamentado de acordo com a norma ABNT NBR 8890 [9] Para

tubos com reforccedilo convencional o ensaio de compressatildeo diametral permite determinar as cargas de

fissura e de ruptura a partir de um carregamento contiacutenuo e comparar esses resultados com os valores

miacutenimos da norma

Os resultados do ensaio de resistecircncia agrave compressatildeo diametral permitem verificar a classe de

resistecircncia do tubo conforme especificado em projeto para a aplicaccedilatildeo de tubos em redes de aacuteguas

pluviais ou redes de esgoto sanitaacuterio A carga miacutenima isenta de dano corresponde agrave carga de fissura

do tubo o que permite classificar o elemento conforme a ABNT NBR 8890 [9]

A carga miacutenima de ruptura eacute a forccedila maacutexima obtida no ensaio de compressatildeo diametral e eacute

equivalente ao estado-limite uacuteltimo de ruiacutena do tubo conforme a classificaccedilatildeo da ABNT NBR 8890

[9] As cargas miacutenimas de fissura e de ruptura de tubos satildeo calculadas a partir dos respectivos valores

de carga total dividida pelo comprimento uacutetil do tubo na unidade kNm

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 17

A avaliaccedilatildeo de compressatildeo diametral possui diversos meacutetodos de montagem do aparato de

ensaio Conforme Zaidler (1983 apud Figueiredo e Neto 2002) entre esses meacutetodos destacam-se

ensaio de trecircs cutelos ensaio de dois cutelos ensaio de colchatildeo de areia e ensaio de Minnesota como

ilustra Figura 7 [29]

(a) (b) (c) (d)

Figura 7 - Meacutetodos de ensaio de tubos ensaios de (a) trecircs cutelos (b) dois cutelos (c) colchatildeo de areia e (d) Minnesota

[29]

No Brasil o meacutetodo de ensaio mais aplicado eacute o de trecircs cutelos conforme recomenda a ABNT

NBR 8890 [9] Esse meacutetodo consiste no apoio do tubo em dois cutelos de madeira inferiores e no

carregamento a partir de um cutelo superior centralizado e articulado o qual pode conter cutelo de

madeira entre esse e o tubo para ajustes de altura A Figura 8 ilustra o aparato de ensaio de compressatildeo

diametral Apoacutes a ruptura dos tubos satildeo extraiacutedos testemunhos para determinar a absorccedilatildeo de aacutegua

do concreto

Figura 8 - Esquema do ensaio de compressatildeo diametral para tubo de encaixe ponta e bolsa visto que L eacute o comprimento

uacutetil do tubo [9]

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 18

234 Limitaccedilotildees tecnoloacutegicas

Tubos de concreto compotildeem redes de sistemas enterrados nos quais a ocorrecircncia de falhas

pode gerar danos seacuterios e onerosos A ABNT NBR 8890 [9] limita o valor de absorccedilatildeo de aacutegua dos

tubos de concreto uma vez que tubos porosos podem facilitar a contaminaccedilatildeo do liacutequido no interior

dos tubos bem como podem gerar a poluiccedilatildeo do meio externo

Em vista disso eacute necessaacuterio investir no desenvolvimento tecnoloacutegico de tubos de concreto

Para tal diversos estudos foram publicados com o intuito de melhorar o desempenho de tubos de

concreto a partir da reduccedilatildeo das limitaccedilotildees do concreto de consistecircncia seca como estabilidade

volumeacutetrica e capacidade de resistir agrave esforccedilos [34]

Nesse sentido nota-se que o uso de aditivos e adiccedilotildees pode gerar melhorias para o concreto

aplicado em tubos Entre os materiais com potencial de gerar melhor desempenho do concreto

aplicado em tubos recebem destaque os aditivos

Em concretos de consistecircncia seca os aditivos contribuem para melhorar algumas

propriedades como a hidrataccedilatildeo do cimento propriedades mecacircnicas preenchimento do molde e

aspecto final dos elementos Dessa forma eacute possiacutevel reduzir a porosidade aumentar a resistecircncia

mecacircnica e a produtividade da fabricaccedilatildeo a partir do uso de aditivos [8]

A melhoria de desempenho de um tubo de concreto poderaacute acarretar no amplo ganho de

qualidade no sistema final mediante o nuacutemero de repeticcedilotildees desses elementos Agrave vista disso nota-se

a relevacircncia de diminuir limitaccedilotildees de desempenho em relaccedilatildeo ao concreto aplicado em tubos

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 19

3 Caracterizaccedilatildeo de materiais

Neste capiacutetulo eacute apresentada a caracterizaccedilatildeo dos materiais empregados na produccedilatildeo de tubos

de concreto Os materiais analisados satildeo o cimento CP V ARI RS aditivo de oacutexido de caacutelcio

supercalcinado e agregados

31 Materiais

Os materiais selecionados para a campanha experimental estatildeo descritos na Tabela 2 O

aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado DRY D1 foi fornecido pela empresa Chimica Edile do

Brasil e os demais materiais foram providenciados pela empresa Fermix Tubos

Tabela 2 - Materiais selecionados para a realizaccedilatildeo da campanha experimental

Material Tipo Fornecedor

Cimento CP V ARI RS InterCement Ijaciacute

Agregado miuacutedo Areia artificial graniacutetica Embu - Mogi

Agregado grauacutedo Brita graniacutetica (B0 e B1) Pau Pedra

Aditivo compensador de retraccedilatildeo Oacutexido de caacutelcio supercalcinado (DRY D1) Chimica Edile do Brasil

Aacutegua Deionizada (para pastas e argamassas) e

potaacutevel (para concretos) USJT

O cimento e o DRY D1 foram armazenados em sacos plaacutesticos vedados e mantidos em local

reservado para evitar absorccedilatildeo de aacutegua e carbonataccedilatildeo [13] Os agregados foram previamente secos

em estufa na temperatura 105 ordmC ateacute a massa constante

32 Meacutetodos de caracterizaccedilatildeo

321 Cimento e aditivo

Massa especiacutefica

O cimento e o aditivo foram caracterizados pela determinaccedilatildeo de suas respectivas massas

especiacuteficas utilizando o frasco de Le Chatelier e querosene segundo a ABNT NBR 16605 [32]

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 20

Distribuiccedilatildeo do tamanho de partiacutecula

A distribuiccedilatildeo do tamanho de partiacutecula foi realizada por granulometria a laser em uma

suspensatildeo em etanol absoluto no equipamento Malvern Mastersizer V363 da Malvern Instruments

Difraccedilatildeo de raios-X

A composiccedilatildeo mineraloacutegica desses compostos foi determinada por difraccedilatildeo de raios-X

(DRX) O ensaio foi realizado em um difratocircmetro PANalytical XrsquoPert PRO MPD Alpha1 em

geometria de reflexatildeo Bragg-Brentano θ2θ equipado com um detector Pixel (comprimento ativo de

3347 ordm) e uma fenda divergente fixa de 05 o

Esse equipamento opera com radiaccedilatildeo CuKα1 filtrada por Ni (λ = 15418 Aring) na voltagem de

45 kV e corrente de 40 mA Os porta-amostras eram ciliacutendricos com diacircmetro de 16 mm e

profundidade de 25 mm Foram carregados por backloading e girados a 2 rps [33]

Os difratogramas foram obtidos de 4 o2θ a 80 o2θ com passo de 0013 o2θ e 100 spasso

Foram analisados quantitativamente pelo meacutetodo de Rietveld utilizando o programa XrsquoPert

HighScore Plus com os modelos estruturais apresentados na Tabela 3 O conteuacutedo de fases amorfas

foi determinado pelo meacutetodo do padratildeo externo [33] utilizando alumina em poacute (SRM 676a NIST)

como uma referecircncia padratildeo

Tabela 3 - Modelos estruturais utilizados para o refinamento de Rietveld para o ensaio de DRX

Fase Foacutermula Sistema cristalino Nuacutemero PDF Coacutedigo ICSD Referecircncia

Alita Ca3SiO5 Monocliacutenico 01-070-8632 94742 [34]

Belitam Ca2SiO4m Monocliacutenico 01-083-0460 79550 [35]

Belitao Ca2SiO4o Ortorrocircmbico 01-086-0399 81097 [36]

Aluminato de caacutelcio Ca3Al2O6c Cuacutebico 00-038-1429 1841 [37]

Aluminato de caacutelcio Ca3Al2O6o Ortorrocircmbico 00-032-0150 1880 [38]

Ferroaluminato de caacutelcio Ca2AlFeO5 Ortorrocircmbico 01-071-0667 9197 [39]

Gipsita CaSO42H2O Monocliacutenico 00-033-0311 151692 [40]

Sulfato de caacutelcio

hemidratado CaSO4middot05H2O Monoclinic 00-041-0224 380286 [41]

Anidrita CaSO4 Ortorrocircmbico 01-086-2270 40043 [42]

Calcita CaCO3 Romboeacutedrico 01-083-0577 79673 [43]

Dolomita CaMg(CO3)2 Trigonal 01-075-1761 31335 [44]

Oacutexido de caacutelcio CaO Cubic 00-043-1001 75785 [45]

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 21

Tabela 3 - Modelos estruturais utilizados para o refinamento de Rietveld para o ensaio de DRX (continuaccedilatildeo)

Fase Foacutermula Sistema cristalino Nuacutemero PDF Coacutedigo ICSD Referecircncia

Portlandita Ca(OH)2 Romboeacutedrico 01-072-0156 15741 [46]

Etringita Ca6Al2(SO4)3

(OH)1226H2O Hexagonal 00-041-1451 155395 [47]

Monosulfoaluminato

de caacutelcio

3CaOAl2O3

CaSO412H2O Romboeacutedrico - 24461 [48]

Hemicarboaluminato

de caacutelcio

Ca4Al2(OH)12

OH05CO34H2O Romboeacutedrico 00-041-0221 263124 [49]

Monocarboaluminato

de caacutelcio

Ca4Al2(OH)12

CO35H2O Tricliacutenico 01-087-0493 59327 [50]

Alumina (padratildeo) Al2O3 Romboeacutedrico 01-081-2267 73725 [51]

322 Agregados

Os agregados miuacutedo e grauacutedo foram caracterizados pela absorccedilatildeo de aacutegua respectivamente

conforme a ABNT NBR NM 30 [52] e ABNT NBR NM 53 [53] Aleacutem disso os agregados miuacutedo e

grauacutedo foram analisados pela determinaccedilatildeo da massa especiacutefica

33 Resultados e discussatildeo

331 Cimento e aditivo

Massa especiacutefica

A massa especiacutefica do cimento e do aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado foram 305 e

313 gcm3 respectivamente Os valores determinados estatildeo bastante proacuteximos de resultados

presentes na literatura [6] Dessa forma o valor da massa especiacutefica determinado para o aditivo se

enquadra no valor especificado pela norma ABNT NBR 11768-1 [17]

Distribuiccedilatildeo do tamanho de partiacutecula

As curvas de distribuiccedilatildeo do tamanho de partiacutecula determinadas por granulometria a laser do

cimento e do aditivo estatildeo apresentadas na Figura 9 A partir dessa anaacutelise foram obtidos os

resultados apresentados na Tabela 4 Observa-se que o cimento CP V ARI RS apresenta distribuiccedilatildeo

de tamanho de partiacutecula mais fina que o aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 22

Figura 9 - Curvas de distribuiccedilatildeo do tamanho de partiacutecula do cimento CP V ARI RS e aditivo

Tabela 4 - Diacircmetros das partiacuteculas de cimento e aditivo obtidos por granulometria a laser

Diacircmetro Cimento Aditivo

d10 (microm) 380 56

d50 (microm) 136 191

d90 (microm) 342 1080

Difraccedilatildeo de raios-X

As composiccedilotildees mineraloacutegicas do cimento e do aditivo estatildeo apresentadas na Tabela 5 e na

Tabela 6 respectivamente As fases encontradas no cimento CP V ARI RS estatildeo de acordo com a

literatura teacutecnica [2354] O aditivo apresentou quantidade de oacutexido de caacutelcio de 90 predominante

em relaccedilatildeo agrave outras composiccedilotildees como hidroacutexido de caacutelcio calcita e dolomita De acordo com esses

resultados o aditivo estaacute de acordo com o prescrito na norma ABNT NBR 11768-1 [17]

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 23

Tabela 5 - Composiccedilatildeo mineraloacutegica do cimento CP V ARI RS por DRX

Fase Quantidade ( em massa)

C3S 589

C2S 114

C3Ac 58

C3Ao 21

C4AF 79

Ca(OH)2 12

CaCO3 27

CaSO405H2O 68

CaSO4 17

SiO2 15

Soma total 1000

Tabela 6 - Composiccedilatildeo mineraloacutegica do aditivo por DRX

Fase Quantidade ( em massa)

CaO 905

MgO 03

Ca(OH)2 52

CaCO3 15

CaMg(CO3)2 26

Soma total 1000

332 Agregados

A absorccedilatildeo de aacutegua e a massa especiacutefica dos agregados miuacutedo e grauacutedo estatildeo apresentados na

Tabela 7 A caracterizaccedilatildeo dos agregados forneceu resultados que contribuem com a seleccedilatildeo de

materiais adequados para a produccedilatildeo de tubos de concreto e auxilia a reproduccedilatildeo da pesquisa

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 24

Tabela 7 - Anaacutelise de agregados

Item Agregado miuacutedo Agregado grauacutedo B0 Agregado grauacutedo B1

Absorccedilatildeo de aacutegua () 295 084 036

Massa especiacutefica (gcm3) 278 281 289

34 Conclusotildees do capiacutetulo

Neste capiacutetulo foram analisados os materiais empregados no estudo para a realizaccedilatildeo da

campanha experimental Os materiais analisados satildeo o cimento o aditivo de oacutexido de caacutelcio

supercalcinado e os agregados Para tal foram realizados os ensaios de massa especiacutefica distribuiccedilatildeo

do tamanho de partiacutecula e difraccedilatildeo de raios-X

A partir dos resultados de massa especiacutefica nota-se que o aditivo de oacutexido de caacutelcio

supercalcinado estaacute conforme os paracircmetros da ABNT NBR 11768-1 [17] e estudos anteriores [6]

Observa-se a partir das curvas de distribuiccedilatildeo do tamanho de partiacutecula que o cimento CP V ARI RS

apresenta distribuiccedilatildeo de tamanho de partiacutecula mais fina que o aditivo de oacutexido de caacutelcio

supercalcinado

Conforme a anaacutelise obtida do ensaio de difraccedilatildeo de raios-X observa-se que o aditivo

composto por oacutexido de caacutelcio supercalcinado estaacute de acordo com os paracircmetros da ABNT NBR

11768-1 [17] para aditivos compensadores de retraccedilatildeo tipo G Conforme o ensaio as fases

encontradas no cimento CP V ARI RS estatildeo conforme a bibliografia [2354]

A partir da anaacutelise dos agregados obteve-se resultados de absorccedilatildeo de aacutegua e massa especiacutefica

com o objetivo de fornecer paracircmetros para a seleccedilatildeo de agregados utilizados na produccedilatildeo de tubos

de concreto e facilitar a reproduccedilatildeo da pesquisa

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 25

4 Anaacutelise da influecircncia do aditivo na cineacutetica e nos mecanismos de hidrataccedilatildeo

No capiacutetulo em questatildeo eacute apresentado o procedimento experimental empregado para analisar

a influecircncia do aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado na cineacutetica e nos mecanismos de

hidrataccedilatildeo do CP V ARI RS Para tal satildeo analisados e discutidos os ensaios de calorimetria

isoteacutermica de DRX e de Microscopia Eletrocircnica de Varredura (MEV)

41 Materiais

Os materiais utilizados nessa parte da campanha experimental foram o cimento CP V ARI RS

o aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado e aacutegua deionizada conforme descrito no item

31

42 Dosagem e preparaccedilatildeo de pastas de cimento

As pastas foram produzidas com uma relaccedilatildeo aacuteguacimento (ac) fixa igual a 045 conforme

o usual para tubos de concreto Os teores de aditivo selecionados foram de 10 20 30 40 50 e 60

sobre a massa de cimento ( smc) conforme recomendaccedilatildeo do fabricante

Aleacutem disso para a relaccedilatildeo ac de 045 foi produzida uma pasta somente com o aditivo e aacutegua

bem como foi produzida uma pasta com o cimento e aacutegua consideradas como as amostras de

referecircncia para anaacutelise comparativa

Para a produccedilatildeo de cada amostra 200 g de pasta foram preparadas pela preacute-mistura de cimento

e aditivo seguido da adiccedilatildeo de aacutegua e homogeneizaccedilatildeo por 1 min usando um agitador IKA RW 20

acoplado a um eixo R1342 de 4 lacircminas a 1500 rpm

Apoacutes esse tempo o agitador foi desligado e as paredes internas do recipiente foram limpas

durante 30 s com uma espaacutetula Entatildeo a pasta foi homogeneizada novamente por 1 min a 1500 rpm

no agitador Concluiacutedo o processo de mistura a pasta foi destinada para o ensaio correspondente

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 26

43 Meacutetodos

431 Calorimetria isoteacutermica

Calorimetria isoteacutermica foi realizada a 23 ordmC durante 24 h com 87 g de pasta de cimento

utilizando um caloriacutemetro isoteacutermico TAMAir (TA Instruments) de 8 canais Esse ensaio foi

realizado para analisar a cineacutetica de hidrataccedilatildeo de pastas de cimento com diferentes teores de aditivo

As pastas analisadas foram a referecircncia (sem aditivo) e as pastas contendo 10 20 30 40

50 e 60 de aditivo sobre a massa de cimento Aleacutem disso foi feita uma pasta apenas contendo

aditivo e aacutegua na relaccedilatildeo 10 045 em massa para anaacutelise comparativa

432 DRX

A DRX foi utilizada para determinar a composiccedilatildeo das pastas de cimento com 24 h de

hidrataccedilatildeo utilizando o procedimento descrito no item 321 Foram utilizadas as pastas de cimento

produzidas com 3 e 5 de aditivo bem como a pasta de referecircncia sem aditivo A hidrataccedilatildeo das

pastas foi paralisada 24 h apoacutes sua preparaccedilatildeo pelo meacutetodo da troca de solvente [55] Esse meacutetodo

foi empregado porque natildeo afeta a estabilidade e a cristalinidade de aluminatos hidratados [55]

O procedimento de troca de solvente consiste em 6 passos primeiramente a pasta foi imersa

em isopropanol (razatildeo solventepasta igual a 10) por 1 h a -4 ordmC Em segundo lugar o solvente foi

substituiacutedo por um novo volume de isopropanol (razatildeo solventepasta igual a 10) e a pasta foi mantida

imersa por 1 h a -4 ordmC Em terceiro lugar o solvente foi substituiacutedo por um novo volume de

isopropanol (razatildeo solventepasta igual a 50) e a imersatildeo ocorreu por 24 h a -4 ordmC

Apoacutes essa etapa o isopropanol foi substituiacutedo por eacuteter dietiacutelico (razatildeo solventepasta igual a

25) e a pasta foi mantida imersa por 24 h a -4 ordmC Em seguida o solvente foi removido e a amostra

foi seca por 30 min a 40 ordmC Finalmente a pasta foi moiacuteda em moinho de aacutegata ateacute atingir tamanho

maacuteximo de partiacutecula igual a 63 microm

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 27

433 MEV

Microscopia Eletrocircnica de Varredura foi realizada para analisar a microestrutura das pastas

de cimento com aditivos na idade de 24 h Foram ensaiadas as mesmas amostras utilizadas para DRX

em idade especiacutefica Os ensaios foram executados em um microscoacutepio modelo Quanta FEG 650 na

voltagem de 20 kV A superfiacutecie analisada foi a de fratura recobertas com carbono A morfologia

dos hidratos precipitados foi avaliada por feixe de eleacutetrons secundaacuterios e sua composiccedilatildeo quiacutemica foi

avaliada por espectroscopia de raios-X por dispersatildeo de energia (EDS)

44 Resultados e discussatildeo

441 Calorimetria isoteacutermica

As curvas de fluxo de calor estatildeo apresentadas na Figura 10 e na Figura 11 Os pontos

caracteriacutesticos das curvas de fluxo de calor foram determinados seguindo o procedimento de Salvador

et al [56] e estatildeo na Tabela 8 As conclusotildees derivadas dessa anaacutelise estatildeo apresentadas

subsequentemente

Figura 10 - Curvas de fluxo de calor de pastas de 0 a 1 h para amostras de pastas cimentiacutecias e a pasta com 100

aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 28

Figura 11 - Curvas de fluxo de calor de pastas de 0 a 24 h para amostras de pastas cimentiacutecias e a pasta 100 aditivo

Tabela 8 - Anaacutelise das curvas de fluxo calor obtidas para amostras de pastas cimentiacutecias e a pasta com 100 aditivo de

oacutexido de caacutelcio supercalcinado

Pasta teor de

aditivo ( smc)

Periacuteodo de

induccedilatildeo (h)

Taxa de reaccedilatildeo

do pico principal

(mWgh)

Fluxo de calor

maacuteximo (mWg)

Energia liberada

no pico principal

(Jg)

Energia

liberada ateacute

24 h (Jg)

00 1396 105 574 3844 3170

10 1238 124 624 4024 3456

20 1257 113 616 4074 3437

30 1069 125 655 4202 3630

40 1115 121 643 4276 3594

50 983 131 699 4396 3833

60 974 129 705 4482 3872

Na Figura 10 observa-se que a reaccedilatildeo do aditivo com aacutegua gera um intenso pico de liberaccedilatildeo

de calor A hidrataccedilatildeo do oacutexido de caacutelcio gerando hidroacutexido de caacutelcio eacute potencialmente exoteacutermica

Essa reaccedilatildeo eacute raacutepida e termina aproximadamente 1 h apoacutes a mistura do aditivo com aacutegua Na Figura

11 eacute possiacutevel verificar que natildeo ocorrem reaccedilotildees quiacutemicas nessa pasta ateacute 24 h

A partir da anaacutelise das curvas de pastas de cimento com diferentes teores de aditivo na Figura

11 observa-se que a inclusatildeo do aditivo na pasta acelera a cineacutetica de reaccedilotildees de hidrataccedilatildeo Quanto

maior o teor de aditivo adicionado menor eacute o tempo de induccedilatildeo maior a velocidade de reaccedilatildeo maior

a intensidade do pico principal de hidrataccedilatildeo e maior a energia liberada pelos processos de hidrataccedilatildeo

Tal fato eacute devido agrave promoccedilatildeo da formaccedilatildeo e da precipitaccedilatildeo de C-S-H na matriz [6]

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 29

Tais fatos ocorrem porque a inclusatildeo de aditivos contendo caacutelcio e a adiccedilatildeo de hidroacutexido de

caacutelcio em sistemas cimentiacutecios contribuem para aumentar a concentraccedilatildeo do iacuteon Ca2+ em soluccedilatildeo

fazendo com que o meio liacutequido atinja a supersaturaccedilatildeo mais rapidamente [7]

Como o final do periacuteodo de induccedilatildeo e o iniacutecio do processo de aceleraccedilatildeo dependem da

supersaturaccedilatildeo da soluccedilatildeo com Ca2+ a inclusatildeo de aditivo acelera os processos de hidrataccedilatildeo [23]

Com isso eacute possiacutevel concluir que o aditivo acelera o endurecimento da pasta e pode conferir aumento

de resistecircncia mecacircnica da matriz cimentiacutecia Tais resultados estatildeo coerentes com os encontrados na

literatura [67]

Ainda a partir da anaacutelise da Figura 11 foram selecionadas as dosagens de aditivo de 30 e 50

sobre a massa de cimento que foram utilizadas nas etapas seguintes da campanha experimental

Esses teores receberam destaque pois satildeo valores intermediaacuterios que apresentaram resultados de taxa

de reaccedilatildeo do pico principal maiores em relaccedilatildeo aos demais teores adjacentes

442 DRX

A Tabela 9 apresenta a composiccedilatildeo mineraloacutegica obtidas a partir da anaacutelise de DRX para

pastas de cimento com 24 h de hidrataccedilatildeo As amostras analisadas foram sem aditivo e com 3 e 5

de aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado

Tabela 9 - Composiccedilatildeo mineraloacutegica de pastas de cimento obtidas por DRX para amostras de pastas cimentiacutecias sem

aditivo e pasta com 3 e 5 de aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado

Amostra 24 h Sem aditivo 3 de aditivo 5 de aditivo

Fase Quantidade ( em massa)

C3S 313 269 258

C2S 60 55 54

C3A 47 49 49

C4AF 31 36 36

CaCO3 59 58 58

Etringita 138 136 136

Ca(OH)2 151 183 178

Fases amorfas 199 213 231

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 30

A partir da anaacutelise de DRX nota-se que as amostras com aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio

supercalcinado possuem maior presenccedila de portlandita O emprego de 3 e 5 de aditivo aumentou

o teor de portlandita em relaccedilatildeo agrave pasta sem aditivo respectivamente de 212 e 179 Desse modo

observa-se que os resultados da anaacutelise de DRX estatildeo conforme observado na bibliografia pois a

reaccedilatildeo de hidrataccedilatildeo do aditivo eacute capaz de gerar portlandita [6]

Ao analisar os resultados do ensaio de DRX observa-se que as amostras com o aditivo

possuem maior teor de fases amorfas As amostras com 3 e 5 de aditivo apresentaram aumento

do teor de fases amorfas em relaccedilatildeo agrave pasta sem aditivo respectivamente de 70 e 161 Nota-se

que esse fato estaacute relacionado agrave presenccedila de C-S-H nas amostras e os resultados estatildeo conforme a

bibliografia pois a hidrataccedilatildeo do oacutexido de caacutelcio pode acelerar a precipitaccedilatildeo do gel de C-S-H em

matrizes cimentiacutecias [67]

443 MEV

As imagens obtidas por MEV das amostras sem o aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado

com 3 e 5 de aditivo satildeo mostradas na Figura 12b

A partir da comparaccedilatildeo entre a Figura 13a e Figura 13b nota-se que a amostra com 3 de

aditivo apresenta maior presenccedila de hidroacutexido de caacutelcio e gel de C-S-H Ainda em relaccedilatildeo agrave Figura

13a e Figura 13c observa-se maior presenccedila de gel de C-S-H na amostra com 5 de aditivo Desse

modo a partir da anaacutelise visual das Figuras nota-se que as pastas com aditivo de oacutexido de caacutelcio

supercalcinado podem apresentar maior presenccedila de gel de C-S-H como observado na literatura [14]

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 31

(a)

(b)

(c)

Figura 12 - Imagens obtidas por MEV de pastas cimentiacutecias para as amostras (a) sem aditivo (b) com 3 de aditivo e

(c) 5 de aditivo

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 32

(a)

(b)

(c)

Figura 13 - Imagens obtidas por MEV de pastas cimentiacutecias para as amostras (a) sem aditivo (b) com 3 de aditivo e

(c) 5 de aditivo

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 33

Dessa forma a anaacutelise dos resultados de MEV estaacute de acordo com o observado nos ensaios

anteriores principalmente em relaccedilatildeo agrave anaacutelise de calorimetria isoteacutermica na qual observou-se que os

aditivos baseados em oacutexido de caacutelcio satildeo capazes de gerar a aceleraccedilatildeo dos processos de hidrataccedilatildeo

e consequentemente a precipitaccedilatildeo de produtos de hidrataccedilatildeo como o gel de C-S-H [23] Aleacutem

disso essa anaacutelise estaacute conforme a bibliografia uma vez que a reaccedilatildeo de hidrataccedilatildeo do aditivo eacute capaz

de gerar hidroacutexido de caacutelcio [6]

45 Conclusotildees do capiacutetulo

Neste capiacutetulo foram analisadas amostras de pastas cimentiacutecias baseadas nos ensaios de

calorimetria isoteacutermica DRX e MEV O ensaio de calorimetria isoteacutermica analisou pastas cimentiacutecias

com o aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado nos teores de 10 20 30 40 50 e 60

sobre a massa de cimento Ainda o ensaio analisou uma amostra de pasta cimentiacutecia sem o aditivo e

uma pasta composta somente do aditivo

A partir dos resultados de calorimetria isoteacutermica observa-se que a reaccedilatildeo do aditivo com aacutegua

gera um intenso pico de liberaccedilatildeo de calor uma vez que a hidrataccedilatildeo do oacutexido de caacutelcio gerando

hidroacutexido de caacutelcio eacute potencialmente exoteacutermica Ainda observa-se que conforme ocorre o aumento

o teor do aditivo menor eacute o tempo de induccedilatildeo maior a velocidade de reaccedilatildeo maior a intensidade do

pico principal de hidrataccedilatildeo e maior a energia liberada pelos processos de hidrataccedilatildeo

As anaacutelises de DRX e MEV foram realizadas para as amostras de pastas sem aditivo e com

3 e 5 do aditivo Nota-se a partir da anaacutelise de DRX que o uso do aditivo aumentou o teor de

portlandita e de fases amorfas correspondentes ao teor de C-S-H conforme a bibliografia [67]

Observa-se na anaacutelise de MEV que o aditivo natildeo alterou de forma significativa a

microestrutura da pasta cimentiacutecia pois as amostras possuem deposiccedilatildeo de produto similares

Entretanto nota-se que a amostra com 3 de aditivo apresenta maior presenccedila de portlandita e gel

de C-S-H Aleacutem disso nota-se na amostra com 5 de aditivo maior presenccedila de gel de C-S-H

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 34

5 Caracterizaccedilatildeo da estabilidade dimensional de argamassas

Com o objetivo de caracterizar o aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado foi

realizado o ensaio de variaccedilatildeo dimensional Este ensaio eacute caracteriacutestico para aditivos compensadores

de retraccedilatildeo uma vez que permite determinar a influecircncia do aditivo na expansatildeo de matrizes

cimentiacutecias conforme determina a ABNT NBR 11768-1 [17]

51 Composiccedilatildeo e preparo de argamassas

A fim de permitir a moldagem dos corpos de prova para o ensaio de determinaccedilatildeo da variaccedilatildeo

dimensional a dosagem de concreto consistecircncia seca foi adaptada para uma argamassa de

consistecircncia plaacutestica Esta alteraccedilatildeo foi necessaacuteria pois os moldes do ensaio possuem pinos metaacutelicos

rosqueados em seu interior os quais natildeo podem sofrer os deslocamentos gerados durante o processo

de moldagem de concretos de consistecircncia seca

A adaptaccedilatildeo da dosagem de concreto para a argamassa foi realizada de forma experimental

mantendo-se fixa a quantidade de cimento e a relaccedilatildeo aacuteguacimento aplicada na dosagem do concreto

Por outro lado a quantidade de agregado miuacutedo foi reduzida em 234 e o agregado grauacutedo foi

retitado da dosagem com o objetivo de garantir uma argamassa de consistecircncia plaacutestica conforme

apresentado na Tabela 10 O aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado foi empregado nas dosagens

de 3 e 5 sobre a massa de cimento

Tabela 10 - Dosagem de materiais para produccedilatildeo de 1 m3 de argamassa

Material Tipo Dosagem (kgm3) Traccedilo unitaacuterio em massa

Cimento CP V ARI RS 3100 100

Agregado miuacutedo Areia artificial graniacutetica 86728 271

Aacutegua Potaacutevel 1457 047

As argamassas foram preparadas em argamassadeira orbital marca Perfecta Curitiba com

capacidade de 20 L com a preacute-mistura do cimento e do aditivo por 30 s a 136 rpm adiccedilatildeo e mistura

da aacutegua por 60 s a 281 rpm e adiccedilatildeo e mistura da areia por 90 s a 281 rpm

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 35

52 Meacutetodos

Imediatamente apoacutes a finalizaccedilatildeo da mistura corpos de prova prismaacuteticos 75 mm x 75 mm x

285 mm (largura x altura x comprimento) foram moldados segundo a norma ABNT NBR 16834 [57]

O processo de cura dos corpos de prova foi realizado conforme determinado por Nunes et al [15]

com o objetivo de simular a cura usual de tubos de concreto

Os autores propuseram a adaptaccedilatildeo da norma ASTM C 157 [19] que consiste na seguinte

metodologia imediatamente apoacutes a moldagem dos corpos de prova estes foram recobertos por papel

filme e colocados em cacircmara uacutemida depois de 1 dia os corpos de prova foram retirados da cacircmara

uacutemida e desformados

A primeira leitura da variaccedilatildeo dimensional foi realizada conforme o procedimento da norma

ABNT NBR 16834 [57] mantendo-se a posiccedilatildeo do corpo de prova de acordo com a indicaccedilatildeo de

seta como mostra a Tabela 14 Em seguida os corpos de prova foram mantidos na cacircmara seca ateacute a

leitura de 180 dias

Figura 14 - Aparato para determinaccedilatildeo para o ensaio de variaccedilatildeo dimensional A seta azul indica a posiccedilatildeo do corpo de

prova durante o ensaio

53 Resultados e discussatildeo

Os resultados obtidos na anaacutelise de variaccedilatildeo dimensional estatildeo apresentados na Figura 15

Observa-se que houve uma reduccedilatildeo da retraccedilatildeo nas amostras com aditivos em relaccedilatildeo agrave amostra

referecircncia sem aditivo Assim argamassas produzidas com o aditivo apresentaram maior estabilidade

volumeacutetrica quando comparadas agraves argamassas referecircncia

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 36

Figura 15 - Resultados de variaccedilatildeo dimensional por idade de argamassas para amostras sem aditivo com 3 de aditivo

e 5 de aditivo

A amostra referecircncia apresentou variaccedilatildeo dimensional de -0089 A reduccedilatildeo de retraccedilatildeo aos

28 dias de idade de ensaio foi de 337 e 787 com o emprego de 3 e 5 de aditivo sobre a massa

de cimento com resultados de variaccedilatildeo dimensional respectivamente de -0086 e -0082

Desse modo para a amostra com 5 de aditivo a reduccedilatildeo de retraccedilatildeo aos 28 dias de idade eacute

maior que o miacutenimo de 5 determinado para caracterizar o aditivo compensador de retraccedilatildeo

conforme a ABNT NBR 11768-1 [17] para aditivos compensadores de retraccedilatildeo tipo G

Observa-se que a maior reduccedilatildeo do valor de variaccedilatildeo dimensional foi de 0008 para 7 dias

a partir da comparaccedilatildeo entre a argamassa referecircncia e a argamassa com 5 de aditivo A reduccedilatildeo de

variaccedilatildeo dimensional foi similar entre as leituras a partir de 7 dias

De acordo com o observado no item 42 a inclusatildeo do aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio

supercalcinado em matrizes cimentiacutecias aumenta a quantidade de portlandita disponiacutevel Os cristais

de portlandita exercem uma pressatildeo durante a sua formaccedilatildeo o que gera uma reaccedilatildeo expansiva Assim

o uso do aditivo compensa a retraccedilatildeo por secagem e a retraccedilatildeo autoacutegena da matriz cimentiacutecia

54 Conclusotildees do capiacutetulo

Neste capiacutetulo foi avaliada a variaccedilatildeo dimensional de amostras de argamassa sem aditivo e

com 3 e 5 de aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado Observa-se que nas amostras

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 37

com 3 e 5 de aditivo houve reduccedilatildeo de retraccedilatildeo aos 28 dias de idade respectivamente de 337 e

787 em relaccedilatildeo agrave amostra sem aditivo As amostras apresentaram comportamento similar ao longo

do ensaio realizado ateacute 180 dias

A amostra com 5 de aditivo apresentou reduccedilatildeo de retraccedilatildeo aos 28 dias em relaccedilatildeo agrave

amostra sem aditivo conforme determina a ABNT NBR 11768-1 [17] para aditivos compensadores

de retraccedilatildeo tipo G Desse modo nota-se que argamassas produzidas com o aditivo possuem maior

estabilidade volumeacutetrica

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 38

6 Produccedilatildeo de concreto em laboratoacuterio

Concretos foram produzidos em laboratoacuterio com o propoacutesito de avaliar a influecircncia do uso

do aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado nestas amostras Para tal foram realizados os ensaios de

resistecircncia agrave compressatildeo e absorccedilatildeo de aacutegua apoacutes imersatildeo e fervura e iacutendice de vazios As amostras

de concreto analisadas foram as contendo 3 e 5 de aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado

assim como a amostra sem aditivo

61 Composiccedilatildeo e preparo de concretos

A fim de analisar a aplicaccedilatildeo do aditivo compensador de retraccedilatildeo em tubos de concreto optou-

se por utilizar uma dosagem de concreto normalmente empregada para a fabricaccedilatildeo de tubos Esse

concreto caracteriza-se por uma consistecircncia seca pois os tubos satildeo moldados por vibro-compactaccedilatildeo

e os moldes satildeo removidos aproximadamente 5 min apoacutes sua moldagem

A dosagem de concreto utilizada estaacute descrita na Tabela 11 desenvolvida pela empresa

Fermix Tubos para fabricar tubos tipo PA-2 com reforccedilo de armadura metaacutelica Foram utilizados os

materiais descritos no capiacutetulo 3

Tabela 11 - Dosagem de materiais para produccedilatildeo de 1 m3 de concreto para fabricaccedilatildeo de tubos

Material Tipo Dosagem (kgm3) Traccedilo unitaacuterio em massa

Cimento CP V ARI RS 3100 100

Agregado miuacutedo Areia artificial graniacutetica 11315 365

Agregado grauacutedo Brita graniacutetica B0 2263 073

Agregado grauacutedo Brita graniacutetica B1 5301 171

Aacutegua Potaacutevel 1457 047

Observa-se que a dosagem de concreto em questatildeo possui relaccedilatildeo aacuteguacimento inferior agrave

050 conforme determina a ABNT NBR 8890 [9] para tubos destinados agrave redes de aacutegua pluvial Aleacutem

disso o traccedilo de concreto possui um teor de argamassa igual a 656 conforme meacutetodo do IPT

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 39

(1+teor de agregado miuacutedo por quilograma de cimento 1+ teor de agregado total por quilograma de

cimento) [3031]

O teor de argamassa utilizado eacute aproximadamente 20 superior ao teor em concretos

convencionais para garantir melhor acabamento superficial do tubo e o recobrimento adequado das

armaduras utilizadas para reforccedilo do elemento

Os concretos selecionados para anaacutelise foram o de referecircncia (sem aditivo) e contendo 3 e

5 de aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado sobre a massa de cimento Lotes de 25 L

foram produzidos em betoneira estacionaacuteria de 50 L eixo vertical e mistura forccedilada conforme

determina a ABNT NBR 12821 [58] O procedimento de mistura pode ser visto na Figura 16a

(a) (b) (c)

Figura 16 - Produccedilatildeo dos corpos de prova de concreto (a) mistura dos materiais na betoneira (b) preenchimento do

molde com 1 camada de concreto (c) aplicaccedilatildeo de energia com o soquete para compactaccedilatildeo do concreto

Imediatamente apoacutes a mistura do concreto foram moldados corpos de prova ciliacutendricos na

dimensatildeo de 100 mm de diacircmetro por 200 mm de altura A moldagem dos corpos de prova foi

realizada com o auxiacutelio de soquete metaacutelico dotado de guia para aplicaccedilatildeo de energia conforme

descreve a ABNT NBR 7182 [59]

O processo de moldagem dos corpos de prova estaacute apresentado nas Figura 16b e Figura 16c

Os corpos de prova foram desmoldados 24 h apoacutes a moldagem cobertos com lona plaacutestica e mantidos

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 40

no laboratoacuterio em condiccedilotildees de temperatura e umidade respectivamente de 23plusmn1 ordmC e 58plusmn2 de ateacute

a data de realizaccedilatildeo dos ensaios

62 Meacutetodos de ensaio para avaliaccedilatildeo de concretos

621 Resistecircncia agrave compressatildeo

O ensaio de resistecircncia agrave compressatildeo tem o intuito de verificar a influecircncia do uso do aditivo

na resistecircncia mecacircnica de concretos O ensaio foi realizado com 3 corpos de prova ciliacutendricos de

100 mm de diacircmetro e 200 mm de altura retificados nas idades de 1 3 e 28 dias Foi utilizada uma

prensa universal TONI PACT 3000 de 100 tf A velocidade de aplicaccedilatildeo de pressatildeo foi igual a 045

MPas seguindo as recomendaccedilotildees da ABNT NBR 5739 [60]

622 Absorccedilatildeo apoacutes imersatildeo e fervura e iacutendice de vazios

O ensaio tem o intuito de verificar a influecircncia do aditivo na porosidade acessiacutevel agrave aacutegua da

matriz Este foi realizado com 3 corpos de prova ciliacutendricos de 100 mm de diacircmetro e 200 mm de

altura para a idade de 28 dias seguindo a ABNT NBR 9778 [61]

Os corpos de prova foram imersos em aacutegua por 3 dias e sua massa saturada foi determinada

Entatildeo foram secos a 60 oC por 3 dias e sua massa seca foi medida A absorccedilatildeo de aacutegua foi calculada

pela diferenccedila entre a massa saturada e seca em valores porcentuais em relaccedilatildeo agrave massa seca

63 Resultados e discussatildeo

631 Resistecircncia agrave compressatildeo

A Tabela 12 resume os resultados meacutedios de resistecircncia agrave compressatildeo dos concretos com o

desvio padratildeo e anaacutelise de variacircncia ldquoAnovardquo de cada medida Observa-se clara influecircncia do aditivo

compensador de retraccedilatildeo no aumento de resistecircncia mecacircnica do concreto em relaccedilatildeo agrave referecircncia

A amostra com 5 de aditivo apresentou maior resistecircncia agrave compressatildeo em todas as idades

analisadas

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 41

A partir da anaacutelise da Tabela 12 em relaccedilatildeo agrave Anova com uma confiabilidade de 95 obteve-

se o valor de ldquoprdquo inferior a 005 (5) para as amostras nas idades de ensaio de 1 3 e 28 dias Assim

observa-se que a diferenccedila entre as amostras referecircncia com 30 de aditivo e com 50 de aditivo

satildeo estatisticamente significativas para as trecircs idades de ensaio analisadas

Tabela 12 - Resultados meacutedios de resistecircncia agrave compressatildeo nas diferentes idades

Amostra fcm1 (MPa) fcm3 (MPa) fcm28 (MPa)

Sem aditivo 119 plusmn 056 149 plusmn 015 181 plusmn 078

30 de aditivo 130 plusmn 040 187 plusmn 051 197 plusmn 064

50 de aditivo 140 plusmn 050 196 plusmn 035 209 plusmn 028

Anova 00057 00019 00306

p

Concretos produzidos com o aditivo apresentaram maiores resistecircncias agrave compressatildeo que o

concreto referecircncia em todas as idades analisadas Empregando 3 de aditivo a resistecircncia agrave

compressatildeo aumenta 92 255 e 88 nas idades de 1 3 e 28 dias respectivamente Concretos

produzidos com 5 do aditivo apresentaram valores de resistecircncia a compressatildeo 177 315 e 157

superiores ao concreto referecircncia nas idades de 1 3 e 28 dias respectivamente

Conforme observado nos resultados de calorimetria isoteacutermica o aditivo compensador de

retraccedilatildeo contribui para acelerar a cineacutetica de hidrataccedilatildeo do cimento o que eacute capaz de aumentar o

preenchimento dos poros da matriz cimentiacutecia Assim essa aceleraccedilatildeo contribui para aumentar a

velocidade de formaccedilatildeo e precipitaccedilatildeo de C-S-H na matriz Com isso o emprego do aditivo promove

aumento na resistecircncia agrave compressatildeo do concreto

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 42

632 Absorccedilatildeo apoacutes imersatildeo e fervura e iacutendice de vazios

Os resultados obtidos de absorccedilatildeo de aacutegua e iacutendice de vazios por imersatildeo e fervura para

concretos na idade de 28 dias estatildeo apresentados na Figura 17 com o desvio padratildeo de cada resultado

Concretos produzidos com 3 de aditivo apresentaram valores de absorccedilatildeo de aacutegua e iacutendice de vazios

51 e 67 inferiores em relaccedilatildeo agrave amostra sem aditivo Empregando 5 do aditivo a absorccedilatildeo de

aacutegua e iacutendice de vazios diminuiacuteram 80 e 90 respectivamente

Figura 17 - Resultados meacutedios de absorccedilatildeo de aacutegua e iacutendice de vazios por imersatildeo e fervura obtidos de amostras sem

aditivo com 3 de aditivo e 5 de aditivo

Os resultados do ensaio de absorccedilatildeo de aacutegua e iacutendice de vazios por imersatildeo e fervura estatildeo

de acordo com o observado nos resultados de calorimetria isoteacutermica e resistecircncias agrave compressatildeo

pois o uso do aditivo promove o preenchimento dos poros de elementos cimentiacutecios

64 Conclusotildees do capiacutetulo

Neste capiacutetulo foram analisadas amostras de concreto produzidas em laboratoacuterio para os

ensaios de resistecircncia agrave compressatildeo e absorccedilatildeo de aacutegua apoacutes imersatildeo e fervura e iacutendice de vazios As

amostras de concreto analisadas foram as contendo 3 e 5 de aditivo de oacutexido de caacutelcio

supercalcinado comparadas em relaccedilatildeo agrave amostra sem aditivo

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 43

Concretos produzidos com 3 de aditivo apresentaram ganho de resistecircncia agrave compressatildeo de

92 255 e 88 nas idades de 1 3 e 28 dias respectivamente A amostra com 5 de aditivo

apresentou aumento de valores de resistecircncia agrave compressatildeo de 177 315 e 157 nas idades de 1 3

e 28 dias respectivamente em relaccedilatildeo agrave amostra sem aditivo

A anaacutelise ldquoAnovardquo foi aplicada entre as amostras e comprovou a significacircncia dos resultados

para as trecircs idades de ensaio analisadas

Os resultados obtidos a partir do ensaio de absorccedilatildeo de aacutegua e iacutendice de vazios por imersatildeo e

fervura apresentam valores menores para as amostras com o aditivo em relaccedilatildeo agrave amostra sem

aditivo Entretanto os resultados obtidos natildeo possuem diferenccedila significativa entre as amostras

analisadas o que prejudica a anaacutelise da influecircncia do aditivo nas propriedades fiacutesicas do concreto

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 44

7 Produccedilatildeo de tubos de concreto

Neste capiacutetulo eacute apresentado o processo de produccedilatildeo de tubos de concreto com o objetivo de

analisar a influecircncia do aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado nas propriedades fiacutesicas e

mecacircnicas desses elementos Os resultados do estudo compreendem tubos utilizados em redes de

aacutegua pluviais e esgoto sanitaacuterio Para tal satildeo analisados e discutidos os ensaios de compressatildeo

diametral e absorccedilatildeo de aacutegua por imersatildeo e fervura

71 Composiccedilatildeo de tubos de concreto

Os materiais aplicados nessa parte da campanha experimental estatildeo descritos na Tabela 2 e

no item 31 A dosagem utilizada para a produccedilatildeo de tubos de concreto foi fornecida pela empresa

Fermix Tubos para fabricar tubos tipo PA-2 com reforccedilo de armadura metaacutelica conforme descrito na

Tabela 11 e no item 61 Optou-se pela produccedilatildeo dessa categoria de tubos pois satildeo amplamente

utilizados no Brasil

Para a produccedilatildeo de tubos de concreto foram usadas as dosagens de amostras sem aditivo e

com 3 e 5 de aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado Assim foram produzidas trecircs

misturas diferentes conforme a amostra com trecircs tubos de concreto para cada amostra

72 Descriccedilatildeo dos tubos

Os tubos de concreto produzidos nesse estudo tinham diacircmetro nominal de 1000 mm como

ilustra a Figura 18 O diacircmetro nominal de 1000 mm foi selecionado com o objetivo de facilitar o

processo de produccedilatildeo uma vez que a faacutebrica manteacutem o conjunto de peccedilas e de armaduras disponiacuteveis

para este diacircmetro devido sua ampla utilizaccedilatildeo O volume estimado de cada tubo de concreto eacute de

05292 m3

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 45

Figura 18 - Principais dimensotildees (em mm) de tubos de concreto PA2 produzidos

Estudos com tubos de concreto com diacircmetro nominal de 1000 mm satildeo encontrados na

bibliografia [3] Os tubos satildeo classificados como PA2 a partir da classe de resistecircncia destinados

para atender o transporte de aacuteguas pluviais conforme a norma ABNT NBR 8890 [9] O reforccedilo

estrutural com armadura foi idecircntico para todos os tubos produzidos conforme o modelo padratildeo da

faacutebrica para tubos PA2 A composiccedilatildeo deste reforccedilo foi determinada conforme a ABNT NBR 8890

[9]

Aleacutem disso para manter o padratildeo de produccedilatildeo os tubos foram moldados a partir do

procedimento de produccedilatildeo da faacutebrica Dessa forma os materiais foram provenientes da mesma fonte

os tubos foram moldados no mesmo dia de forma subsequente e a partir dos mesmos equipamentos

e matildeo de obra Os materiais e dosagens empregados satildeo conforme o descrito no item 61

73 Processo de produccedilatildeo de tubos de concreto

Em primeiro lugar o accedilo foi cortado e a armadura foi previamente montada na Fermix Tubos

por uma equipe especializada Posteriormente a armadura foi fixada no interior do molde do tubo de

concreto com o auxiacutelio de um anel como mostra a Figura 19a Em seguida o conjunto (molde e

armadura) foi transportado para o interior da maacutequina de vibro-compressatildeo com o auxiacutelio do sistema

de pontes rolantes como apresenta a Figura 19b

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 46

(a) (b)

Figura 19 - Montagem do conjunto molde e armadura para fabricaccedilatildeo de tubos de concreto (a) fixaccedilatildeo da armadura no

molde (b) transporte do conjunto para a maacutequina de vibro-compressatildeo

Apoacutes o posicionamento correto do molde foi iniciada a produccedilatildeo de concreto Para tal foi

utilizada a maacutequina disponiacutevel na faacutebrica do modelo VRF e marca Menegotti A primeira etapa do

processo automaacutetico de produccedilatildeo do concreto consiste no lanccedilamento do cimento no misturador

como mostra a Figura 20

Figura 20 - Lanccedilamento do cimento no misturador para a produccedilatildeo do concreto para tubos

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 47

A segunda etapa do processo consiste no lanccedilamento de agregados no misturador a partir da

esteira como apresenta a Figura 21a O processo de mistura dos materiais foi de 150 s para a

produccedilatildeo de 1 m3 de concreto Previamente o aditivo compensador de retraccedilatildeo foi pesado

manualmente a partir de balanccedila eletrocircnica portaacutetil e foi colocado no misturador por um operador

no iniacutecio da mistura como mostra a Figura 21b

(a) (b)

Figura 21 - Processo de produccedilatildeo do concreto para tubos (a) transporte de agregados na esteira (b) lanccedilamento direto

do aditivo no misturador

Em seguida o concreto foi lanccedilado diretamente no equipamento de vibro-compressatildeo a partir

de esteiras automaacuteticas como apresenta a Figura 22a Por fim o procedimento de compactaccedilatildeo da

ponta do tubo de concreto apoacutes o preenchimento total do molde foi realizado a partir de anel

giratoacuterio Apoacutes a compactaccedilatildeo do concreto o conjunto (tubo de concreto no interior do molde) foi

imediatamente transportado para o piso para a retirada do molde com o auxiacutelio do sistema de pontes

rolantes como mostram as Figura 22b e Figura 22c

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 48

(a) (b) (c)

Figura 22 - Processo de moldagem do tubo de concreto (a) lanccedilamento do concreto no molde metaacutelico (b) e (c)

retirada do molde do tubo

Observou-se que durante o processo de produccedilatildeo dos tubos com 3 de aditivo a consistecircncia

do concreto desses tubos foi similar em relaccedilatildeo aos tubos sem aditivo Por outro lado observou-se

que o processo de produccedilatildeo dos tubos com 5 de aditivo apresentou um concreto mais consistente

durante a moldagem em relaccedilatildeo ao tubo de referecircncia

Dessa forma foi possiacutevel a moldagem de todos os tubos sem a adiccedilatildeo de aacutegua em relaccedilatildeo agrave

dosagem prevista O uso da mesma dosagem para todos os tubos permite comparar de forma efetiva

o efeito do aditivo nas amostras em questatildeo

Apoacutes a retirada dos moldes os tubos receberam acabamento final realizado por um operador

com o uso de desempenadeira e broxa plaacutesticas como mostra a Figura 23a Assim o tubo de concreto

foi coberto com lona plaacutestica por dois dias para evitar a perda de aacutegua como mostra a Figura 23b

Os tubos foram mantidos em local coberto e expostos ao ar ateacute a realizaccedilatildeo dos ensaios

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 49

(a) (b)

Figura 23 - Produccedilatildeo de tubos de concreto (a) acabamento final com auxiacutelio de desempenadeira e (b) cobertura do tubo

com lona plaacutestica apoacutes o acabamento

74 Meacutetodos

741 Compressatildeo diametral

A anaacutelise de compressatildeo diametral permite determinar a influecircncia do aditivo nas

propriedades mecacircnicas dos tubos de concreto de acordo com a ABNT NBR 8890 [9] O ensaio de

compressatildeo diametral foi realizado na Fermix Tubos a partir do meacutetodo de trecircs cutelos com a maacutequina

da marca Kratus e com ceacutelula de carga de 60 ton A velocidade de aplicaccedilatildeo de carga durante o ensaio

foi igual a 20 kNmin como recomenda a ABNT NBR 8890 [9]

Neste meacutetodo de ensaio o tubo de concreto foi apoiado em dois cutelos de madeira inferiores

separados em 20 cm e um cutelo de madeira superior centralizado acoplado ao equipamento

articulado O deslocamento vertical foi medido no ensaio conforme o deslocamento do pistatildeo como

mostra a Figura 24a e Figura 24b

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 50

(a) (b)

Figura 24 - Ensaio de compressatildeo diametral para tubo de concreto (a) tubo posicionado na maacutequina de ensaio com

painel de controle e (b) destaque para o apoio de trecircs cutelos

742 Absorccedilatildeo apoacutes imersatildeo e fervura e iacutendice de vazios

A influecircncia do aditivo nos tubos de concreto foi determinada conforme a ABNT NBR 9778

[61] Para tal foram extraiacutedos 3 testemunhos de cada conjunto de tubos de concreto em torno de 1

kg cada como determina a ABNT NBR 8890 [9] Os corpos de prova foram analisados em relaccedilatildeo agrave

absorccedilatildeo de aacutegua e iacutendice de vazios apoacutes saturaccedilatildeo e fervura conforme descrito no item 622

75 Resultados

751 Compressatildeo diametral

A Figura 25a apresenta os resultados de compressatildeo diametral individuais de trecircs tubos de

concreto para a amostra sem aditivo Observa-se que os trecircs tubos apresentaram comportamento

diferente ao longo de todo deslocamento principalmente os tubos ldquosem aditivo 2rdquo e ldquosem aditivo 3rdquo

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 51

(a)

(b)

(c)

Figura 25 - Resultados de compressatildeo diametral de trecircs tubos de concreto (a) amostra sem aditivo (b) amostra com 3

de aditivo e (c) amostra com 5 de aditivo

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 52

Aleacutem disso nota-se na Figura 25a que apoacutes a carga de pico os tubos apresentaram reduccedilatildeo

na capacidade de resistecircncia ateacute o deslocamento de 75 mm aproximadamente Esse fato ocorre

devido o posicionamento central da armadura metaacutelica em relaccedilatildeo agrave espessura do tubo sendo

necessaacuterio que ocorra um niacutevel de abertura inicial de fissura para solicitar a armadura [4]

A Figura 25b mostra os resultados de compressatildeo diametral individuais de trecircs tubos de

concreto para a amostra com 3 de aditivo Nota-se que apoacutes a carga de pico os tubos apresentaram

reduccedilatildeo na capacidade de resistecircncia ateacute o deslocamento de 100 mm aproximadamente Assim

observa-se que a amostra com 3 de aditivo apresentou carga de pico para um deslocamento maior

em relaccedilatildeo agrave amostra sem aditivo

A Figura 25c apresenta os resultados de compressatildeo diametral individuais de trecircs tubos de

concreto para a amostra com 5 de aditivo Observa-se que apoacutes a carga de pico os tubos

apresentaram reduccedilatildeo na capacidade de resistecircncia ateacute o deslocamento aproximadamente de 100

mm Assim nota-se que a amostra com 5 de aditivo apresentou carga de pico para um deslocamento

maior em relaccedilatildeo agrave amostra sem aditivo

A Figura 26 mostra as curvas tiacutepicas das amostras de tubo sem aditivo com 3 e 5 de

aditivo conforme o ensaio de compressatildeo diametral A curva tiacutepica selecionada para cada amostra

foi a respectiva curva que apresentou comportamento intermediaacuterio entre os trecircs tubos ensaiados por

amostra Nota-se que as amostras de tubos com 3 de aditivo e 5 de aditivo apresentaram valores

de carga maiores em relaccedilatildeo ao tubo de concreto sem aditivo

Figura 26 - Comparaccedilatildeo de resultados de compressatildeo diametral de trecircs tubos de concreto entre as amostras sem aditivo

com 3 de aditivo e 5 de aditivo

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 53

Na Figura 26 observa-se que na regiatildeo de deslocamento entre 50 e 100 mm a carga de pico

foi maior para as amostras com aditivo com 3 e 5 de aditivo Tal fato ocorre porque esta regiatildeo

do graacutefico refere-se ao comportamento do concreto poacutes-fissuraccedilatildeo que foi alterado entre as amostras

a partir do uso de aditivos baseados em oacutexido de caacutelcio supercalcinado [4]

A Tabela 13 apresenta os valores de cargas de fissura obtidos a partir do ensaio de compressatildeo

diametral para cada amostra Observa-se que os tubos de concretos com 3 e 5 de aditivo

apresentaram crescimento de valores maacuteximos de cargas de fissura respectivamente de 293 e 260

em relaccedilatildeo ao concreto sem aditivo Aleacutem disso os tubos de concreto com 3 e 5 de aditivo

apresentaram valores superiores de cargas de fissura em relaccedilatildeo ao valor miacutenimo de 60 kNm

estabelecido na ABNT NBR 8890 [9] para o tipo de tubo em questatildeo

Tabela 13 - Resultados de carga de fissura a partir do ensaio de compressatildeo diametral

Amostra de

tubo

Carga de fissura

(kNm)

Carga de fissura

maacutexima (kNm)

Valor meacutedio (kNm)

(Desvio Padratildeo)

Coeficiente de

variaccedilatildeo ()

Sem aditivo

513

593 551 (402) 729 547

593

3 aditivo

660

767 696 (615) 885 767

660

5 aditivo

681

747 702 (385) 548 747

680

A Tabela 14 mostra os valores de cargas de ruptura obtidos no ensaio de compressatildeo diametral

para cada amostra Nota-se que os concretos com 3 e 5 de aditivo apresentaram respectivamente

valores maacuteximos de cargas de ruptura maiores de 138 e 58 em relaccedilatildeo ao concreto sem aditivo

Ainda as trecircs amostras apresentaram apenas um resultado de cada tubo ensaiado que apresentou

carga de ruptura maior que o limite de 90 kNm estabelecido na ABNT NBR 8890 [9]

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 54

Tabela 14 - Resultados de carga de ruptura a partir do ensaio de compressatildeo diametral

Amostra de

tubo

Carga de ruptura

(kNm)

Carga de ruptura

maacutexima (kNm)

Valor meacutedio (kNm)

(Desvio Padratildeo)

Coeficiente de

variaccedilatildeo ()

Sem aditivo

807

920 858 (575) 671 847

920

3 aditivo

887

1047 916 (1193) 1303 1047

813

5 aditivo

873

973 891 (749) 841 973

827

Conforme a bibliografia [34] nota-se que o ensaio de compressatildeo diametral pode apresentar

coeficientes de variaccedilatildeo consideraacuteveis entre os corpos de prova da mesma amostra como observado

em estudos de tubos de concreto reforccedilados com armaduras e fibras metaacutelicas

Em siacutentese tubos de concreto com o aditivo apresentaram maiores resistecircncias agraves cargas de

fissura e de ruptura no ensaio de compressatildeo diametral em relaccedilatildeo aos tubos sem aditivo Tal fato eacute

observado principalmente nos resultados de carga de fissura e na respectiva regiatildeo do graacutefico pois

esses valores estatildeo relacionados ao desempenho do concreto sem influecircncia da armadura

Assim como observado nos concretos produzidos em laboratoacuterio o aditivo baseado em oacutexido

de caacutelcio supercalcinado gerou aumento de resistecircncia nos tubos de concreto Tal fato contribui para

preencher os poros da matriz cimentiacutecia e promove o aumento da velocidade de formaccedilatildeo e

precipitaccedilatildeo de C-S-H na matriz Com isso eacute possiacutevel concluir que o emprego do aditivo promove

aumento de resistecircncia do concreto

752 Absorccedilatildeo apoacutes imersatildeo e fervura e iacutendice de vazios

Os resultados obtidos a partir dos ensaios de absorccedilatildeo de aacutegua e iacutendice de vazios por imersatildeo

e fervura para corpos de provas preparados a partir de testemunhos extraiacutedos de tubos de concreto

estatildeo apresentados na Figura 27 Concretos produzidos com 3 de aditivo apresentaram valores

menores de absorccedilatildeo de aacutegua e iacutendice de vazios de 068 e 076 respectivamente em relaccedilatildeo agrave

amostra sem aditivo O emprego de 5 do aditivo em tubos resultou na diminuiccedilatildeo da absorccedilatildeo de

aacutegua e iacutendice de vazios de 818 e 718 respectivamente

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 55

Figura 27 - Resultados meacutedios de absorccedilatildeo de aacutegua e iacutendice de vazios por imersatildeo e fervura de amostras de tubos de

concreto sem aditivo com 3 de aditivo e 5 de aditivo

Nota-se que as amostras extraiacutedas dos tubos com aditivo apresentaram menor absorccedilatildeo de

aacutegua e iacutendice de vazios em relaccedilatildeo a amostra sem aditivo Tambeacutem a diminuiccedilatildeo da absorccedilatildeo de

aacutegua e iacutendice de vazios gerada pelo uso do aditivo foi observada nos concretos produzidos em

laboratoacuterio uma vez que a aplicaccedilatildeo do aditivo promove o preenchimento dos poros de matrizes

cimentiacutecios Assim os resultados do ensaio estatildeo conforme o observado nos resultados de

calorimetria isoteacutermica e os ensaios realizados nos concretos produzidos em laboratoacuterio

Todavia estes resultados natildeo apresentaram diferenccedila expressiva o que dificulta a anaacutelise da

influecircncia do aditivo nesta propriedade Todas as amostras estatildeo conforme o limite de absorccedilatildeo de

8 determinado pela ABNT NBR 8890 [9]

76 Conclusotildees do capiacutetulo

Neste capiacutetulo foram avaliados os tubos de concreto produzidos com a amostra sem aditivo

e as amostras com 3 e 5 de aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado O estudo analisou

trecircs resultados do ensaio de compressatildeo diametral por amostra A partir dessas amostras foram

extraiacutedos corpos de prova para realizar o ensaio de absorccedilatildeo apoacutes imersatildeo e fervura e iacutendice de vazios

Os resultados obtidos no ensaio de compressatildeo diametral apresentaram comportamento similar ao

longo de todo deslocamento para cada amostra

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 56

A partir dos resultados graacuteficos do ensaio de compressatildeo diametral observa-se que apoacutes a

carga de pico as amostras sem aditivo apresentaram reduccedilatildeo na capacidade de resistecircncia ateacute o

deslocamento aproximadamente de 75 mm Por outro lado as amostras com 3 e 5 de aditivo

apresentaram reduccedilatildeo na capacidade de resistecircncia ateacute o deslocamento aproximadamente de 100

mm Assim nota-se que as amostras com aditivo apresentaram carga de pico para um deslocamento

maior em relaccedilatildeo agrave amostra sem aditivo

Aleacutem disso nos resultados graacuteficos do ensaio nota-se na regiatildeo de deslocamento entre 50 e

100 mm que a carga de pico foi significativamente maior para as amostras com aditivo com 3 e 5

de aditivo em relaccedilatildeo agrave amostra referecircncia Esta regiatildeo do graacutefico refere-se ao comportamento de

poacutes-fissuraccedilatildeo do concreto o que mostra a influecircncia do aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio

supercalcinado no comportamento de tubos de concreto [4]

A partir dos valores obtidos no ensaio de compressatildeo diametral nota-se que as amostras com

3 e 5 de aditivo apresentaram valores maacuteximos de cargas de fissura maiores respectivamente em

relaccedilatildeo ao concreto sem aditivo de 293 e 260 Ademais as amostras com o aditivo possuem

valores superiores de cargas de fissura conforme determina a ABNT NBR 8890 [9] para tubos PA2

Em relaccedilatildeo aos resultados obtidos a partir dos ensaios de absorccedilatildeo de aacutegua e iacutendice de vazios por

imersatildeo e fervura nota-se que as amostras com aditivo apresentaram valores menores em relaccedilatildeo agrave

amostra sem aditivo Contudo os resultados obtidos no ensaio natildeo apresentaram diferenccedila relevante

entre as amostras o que impede a anaacutelise da influecircncia do aditivo nas propriedades fiacutesicas de tubos

de concreto

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 57

8 Procedimento de fabricaccedilatildeo cura e utilizaccedilatildeo de tubos de concreto com

oacutexido de caacutelcio supercalcinado

Para a produccedilatildeo de tubos de concreto eacute fundamental selecionar materiais adequados

conforme ensaios de laboratoacuterio para a caracterizaccedilatildeo dos materiais e normas teacutecnicas pertinentes

Dessa forma com o desenvolvimento da tecnologia dos materiais aleacutem da aplicaccedilatildeo de materiais

convencionais para a produccedilatildeo de concreto satildeo aplicados adiccedilotildees e aditivos

A norma ABNT NBR 11768-1 [17] determina a anaacutelise de requisitos gerais para aditivos

usuais no Brasil Desse modo a norma relaciona a propriedade do aditivo com os respectivos meacutetodos

de ensaio e requisitos Em relaccedilatildeo ao aditivo composto por oacutexido de caacutelcio supercalcinado eacute

pertinente analisar as propriedades de homogeneidade do material e a uniformidade de sua cor Ainda

os requisitos especiacuteficos para aditivos compensadores de retraccedilatildeo satildeo determinados na ABNT NBR

11768-1 [17] conforme a caracterizaccedilatildeo de aditivos com aspecto de poacute

Eacute fundamental compor a amostragem de aditivos em poacute Para aditivos comercializados em

recipientes como tambores e contecircineres eacute necessaacuterio destacar nestes as respectivas identificaccedilotildees e

informaccedilotildees do aditivo Por outro lado para aditivos comercializados a granel eacute fundamental a

transmissatildeo das identificaccedilotildees e informaccedilotildees no momento do despacho

Aleacutem disso a norma ABNT NBR 8890 [9] determina que aditivos para concreto de tubos

devem ser armazenados em locais apropriados Assim estes locais devem proteger os aditivos de

intempeacuteries umidade e calor e eacute necessaacuterio respeitar o prazo de validade desses materiais

Apoacutes a seleccedilatildeo dos materiais eacute necessaacuterio realizar a dosagem do concreto Para tal satildeo

determinadas as proporccedilotildees de materiais mais adequadas Neste estudo a dosagem de concreto

aplicada foi a usual da faacutebrica para produccedilatildeo de tubos PA2 Vale ressaltar que o aditivo eacute adicionado

ou seja natildeo eacute necessaacuteria a substituiccedilatildeo parcial sobre a massa de cimento ou agregado miuacutedo o que

facilita a dosagem de concreto

Propotildeem-se que o estudo de dosagem contemple a umidade oacutetima do concreto com o aditivo

Desse modo a partir da umidade oacutetima eacute possiacutevel obter a quantidade de aacutegua adequada para a

consistecircncia ideal do concreto o que permite melhor desempenho do tubo No estudo realizado a

quantidade de aacutegua foi a mesma para todas as amostras com o objetivo de comparar as amostras a

partir da uacutenica variaacutevel de uso do aditivo

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 58

Para a produccedilatildeo de tubos de concreto armado eacute necessaacuteria a montagem preacutevia do reforccedilo de

accedilo o que usualmente eacute produzido na proacutepria faacutebrica de tubos como mostra a Figura 28a Apoacutes a

produccedilatildeo do reforccedilo de accedilo eacute necessaacuterio posicionaacute-lo no interior do molde o que possibilita o

transporte do conjunto para o interior da maacutequina de vibraccedilatildeo conforme a Figura 28b Deve-se

posicionar a armadura para que o seu cobrimento miacutenimo no tubo seja respeitado

(a) (b)

Figura 28 - Etapas preacutevias para a produccedilatildeo de tubos de concreto (a) montagem do reforccedilo de accedilo (b) fixaccedilatildeo do

reforccedilo de accedilo no molde

No estudo em questatildeo foi realizada a produccedilatildeo de tubos de concreto PA2 com o aditivo

baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado Para tal o processo de produccedilatildeo do concreto foi realizado

a partir da mistura automaacutetica dos materiais no misturador conforme o padratildeo da faacutebrica Durante a

mistura do concreto o aditivo anteriormente pesado de forma manual foi colocado no misturador por

um operador como mostra a Figura 29

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 59

Figura 29 - Lanccedilamento manual do aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado no misturador para a produccedilatildeo de tubos de

concreto

Contudo para uma operaccedilatildeo em larga escala este meacutetodo de produccedilatildeo pode causar erros e

atrasar o processo de produccedilatildeo principalmente devido ao trabalho manual Dessa forma propotildee-se

que o aditivo seja armazenado e dosado de acordo com o procedimento usual do cimento aplicado na

fabricaccedilatildeo de tubos de concreto uma vez que ambos os materiais possuem aspecto de poacute

Eacute proposto na literatura que o cimento utilizado na produccedilatildeo de tubos de concreto deve ser

armazenado em silos metaacutelicos a granel o que facilita a dosagem por massa Ainda recomenda-se

realizar a dosagem gravitacional bem como posicionar o dosador gravitacional sobre o misturador

a fim de garantir a descarga integral dos materiais conforme a Figura 30 [29]

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 60

Figura 30 - Silo de cimento gravitacional posicionado sobre o misturador para a fabricaccedilatildeo de tubos de concreto

No caso da impossibilidade de utilizar o misturador por gravidade eacute recomendado aplicar

transportadores helicoidais Sobretudo para plantas nas quais o silo de cimento estaacute posicionado em

niacutevel diferente do misturador [29]

Em seguida a mistura do concreto este eacute lanccedilado diretamente no molde previamente acoplado

na maacutequina de vibraccedilatildeo O modo de lanccedilamento depende do layout especiacutefico da faacutebrica como eacute

funccedilatildeo do nuacutemero de moldes que recebem o concreto e tipo de misturador Este transporte entre a

unidade dosadora e o local do sistema produtivo pode ser realizado por vagonetas skip ou esteiras

transportadoras A partir da fabricaccedilatildeo de tubos de concreto com aditivo observou-se que o transporte

deste concreto ateacute o molde deve ser realizado conforme o procedimento usual da faacutebrica a partir do

uso de esteiras rolantes como mostra a Figura 31

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 61

Figura 31 - Transporte do concreto do misturador para o molde na maacutequina de vibro-compressatildeo a partir do uso de

esteiras rolantes

Posteriormente a moldagem do tubo estes devem ser retirados da maacutequina e posicionados na

aacuterea destinada para a cura na posiccedilatildeo vertical como determina a ABNT NBR 8890 [9] Apoacutes a cura

os tubos devem ser transportados para a aacuterea de estocagem Este processo natildeo difere para os tubos

produzidos com o aditivo

A cura por proteccedilatildeo superficial eacute a cura inicial usualmente aplicada para tubos de concreto

A partir da produccedilatildeo de tubos de concreto com o aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado

produzidos neste estudo observou-se que o procedimento convencional de cura pode ser aplicado

para tubos com aditivo conforme a Figura 32 Assim o procedimento convencional de acabamento

das superfiacutecies internas e externas pode ser aplicado para os tubos produzidos com aditivo

Figura 32 - Processo de cura de tubos de concreto com cobertura de lona plaacutestica apoacutes o acabamento

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 62

81 Conclusotildees do capiacutetulo

Neste capiacutetulo foi analisado o procedimento de fabricaccedilatildeo cura e utilizaccedilatildeo de tubos de

concreto com oacutexido de caacutelcio supercalcinado a partir de estudos e normas teacutecnicas pertinentes assim

como as observaccedilotildees realizadas durante a produccedilatildeo de tubos de concreto com o aditivo na faacutebrica

As normas ABNT NBR 11768-1 [17] e ABNT NBR 8890 [9] especificam diretrizes para a

anaacutelise amostragem e armazenamento de aditivos com aspecto de poacute Esses requisitos devem ser

aplicados para o uso do aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado para a produccedilatildeo de tubos de

concreto

A dosagem de concreto utilizada no estudo foi a usual da faacutebrica para produccedilatildeo de tubos PA2

para o concreto sem o aditivo Para amostras com 3 e 5 de aditivo de oacutexido de caacutelcio

supercalcinado a dosagem de concreto natildeo sofreu alteraccedilotildees da quantidade de aacutegua ou substituiccedilatildeo

parcial de outros materiais

Do mesmo modo o reforccedilo de accedilo foi o habitual da faacutebrica para produccedilatildeo de tubos PA2 para

as amostras sem aditivo e com o aditivo Com o conjunto do reforccedilo de accedilo posicionado no molde no

interior da maacutequina de vibraccedilatildeo foi possiacutevel iniciar a mistura do concreto A produccedilatildeo das amostras

com o aditivo difere em relaccedilatildeo a inclusatildeo do aditivo de maneira manual Para tal o aditivo foi pesado

em balanccedila e colocado no misturador por um operador

Incluir uma etapa manual no processo de produccedilatildeo de tubos pode ser inviaacutevel para uma

operaccedilatildeo em larga escala Assim propotildee-se que o aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado seja

armazenado e dosado conforme o procedimento atual da faacutebrica aplicado para o cimento Os demais

processos de produccedilatildeo dos tubos cura e armazenamentos natildeo apresentaram diferenccedilas para os tubos

com o aditivo

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 63

9 Conclusotildees

A massa especiacutefica do aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado estaacute de acordo com estudos

anteriores [6] e conforme os paracircmetros da ABNT NBR 11768-1 [17] O aditivo apresentou

composiccedilatildeo mineraloacutegica conforme as diretrizes da ABNT NBR 11768-1 [17]

A inclusatildeo do aditivo em pasta cimentiacutecia acelera a cineacutetica de reaccedilotildees de hidrataccedilatildeo do

cimento uma vez que o aditivo eacute capaz de gerar aumento da concentraccedilatildeo do iacuteon Ca2+ que acelera o

periacuteodo de induccedilatildeo

O aditivo natildeo alterou de forma expressiva a composiccedilatildeo mineraloacutegica de pastas cimentiacutecias

Contudo observou-se maior presenccedila de hidroacutexido de caacutelcio e C-S-H nas amostras com o aditivo A

amostra com 5 de aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado foi caracterizada conforme a

determinaccedilatildeo da ABNT NBR 11768-1 [17] para aditivos compensadores de retraccedilatildeo tipo G

Concretos produzidos em laboratoacuterio com o aditivo apresentaram aumento de resistecircncia agrave

compressatildeo conforme o observou-se o aumento da velocidade de formaccedilatildeo e precipitaccedilatildeo de C-S-H

na matriz Todavia a anaacutelise das propriedades fiacutesicas de concretos natildeo apresentaram diferenccedilas

expressivas

O uso do aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado influenciou as propriedades

mecacircnicas de tubos de concreto principalmente em relaccedilatildeo agrave poacutes-fissuraccedilatildeo As amostras de tubo

com o aditivo apresentaram incremento de resistecircncia sobretudo em relaccedilatildeo agrave carga de fissura A

anaacutelise fiacutesica de tubos apresentou resultados similares

As observaccedilotildees durante o processo de fabricaccedilatildeo de tubos de concreto com o aditivo de oacutexido

de caacutelcio supercalcinado mostraram que o uso do aditivo alterou a etapa de mistura do concreto Deste

modo com base na literatura propotildee-se a adequaccedilatildeo da faacutebrica para armazenar e dosar o aditivo em

poacute conforme a praacutetica usual da induacutestria para o cimento Esta adequaccedilatildeo eacute capaz de tornar o processo

eficiente em larga escala e com poucas alteraccedilotildees na planta e no processo da faacutebrica

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 64

91 Aplicabilidade da pesquisa e sugestotildees para pesquisas futuras

Os resultados obtidos nesse projeto de pesquisa natildeo podem ser extrapolados para toda e

qualquer aplicaccedilatildeo de aditivos baseados em oacutexido de caacutelcio supercalcinado e nem para qualquer

dosagem e reforccedilo de tubo de concreto Desse modo estudos direcionados devem ser realizados para

garantir a aplicaccedilatildeo dos resultados em situaccedilotildees especiacuteficas

Para a realizaccedilatildeo de estudos futuros que relacionam a aplicaccedilatildeo do aditivo baseado em oacutexido

de caacutelcio supercalcinado com concretos de consistecircncia seca os seguintes temas satildeo sugeridos

bull Comparaccedilatildeo desses resultados com os obtidos por meio da produccedilatildeo de tubos de concreto de

pequeno diacircmetro sem o reforccedilo de armadura

bull Produccedilatildeo de elementos de concreto com consistecircncia seca a fim de avaliar o efeito do aditivo

baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado na variaccedilatildeo dimensional como o procedimento da

norma ASTM C 1581 [62]

bull Comparaccedilatildeo da durabilidade de tubos de concreto produzidos com e sem o aditivo baseado em

oacutexido de caacutelcio supercalcinado

Comparaccedilatildeo desses resultados com os obtidos por meio da produccedilatildeo de tubos de concreto

com estudo em laboratoacuterio do teor oacutetimo de aacutegua para os concretos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 65

10 Publicaccedilotildees

O projeto em questatildeo resultou em uma publicaccedilatildeo de artigo em congresso nacional e um

depoacutesito de pedido de patente respectivamente conforme as referecircncias

OLIVEIRA C U POLIZEL M M SILVA C O QUARCIONI V A SALVADOR R

P Aplicaccedilatildeo de aditivos compensadores de retraccedilatildeo em concretos de consistecircncia seca 62deg

Congresso Brasileiro do Concreto Evento virtual IBRACON 2020

OLIVEIRA C U SILVA C O V A SALVADOR R P VANETTI R GIMENEZ A

B Produccedilatildeo de tubos de concreto com a adiccedilatildeo de aditivo compensador de retraccedilatildeo composto por

oacutexido de caacutelcio supercalcinado BR n 20 2020 019004 6 Depositantes SALVADOR R P

CHIMICA EDILE DO BRASIL LTDA e FERMIX INDUacuteSTRIA E COMEacuteRCIO LTDA Depoacutesito

23 set 2020

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 66

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido

de caacutelcio supercalcinado

ABSTRACT

Concrete pipes are widely used in rainwater and sanitary sewage networks in Brazil These elements

need to meet mechanical strength and tightness criteria as determined by ABNT NBR 88902020

Shrinkage compensating admixtures are widespread in the concrete paving industry in the country

These admixtures based on supercalcined calcium oxide present volumetric expansion that

compensates concrete shrinkage In addition the products generated by the admixture may fill the

pores of the concrete and decrease its permeability as well as increase its mechanical strength In this

context the objective of this research is to use the admixtures based on supercalcined calcium oxide

to manufacture concrete pipes to provide greater volumetric stability tightness and mechanical

strength The chemical and mineralogical composition of the admixture were characterized and the

in influence of the admixture on the kinetics and mechanisms of hydration were analyzed In addition

the physical and mechanical properties of mortars concretes and concrete pipes produced with the

admixture were evaluated Results showed that the admixture accelerates cement hydration

contributing to increase the degree of hydration of pastes This fact contributes to the increase in the

mechanical strength of concrete specimens and pipes Finally a procedure to manufacture cure and

use concrete pipes with the admixtures was elaborated

Keywords concrete pipe supercalcined calcium oxide shrinkage compensating admixture

mechanical properties

________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido

de caacutelcio supercalcinado

LISTA DE FIGURAS

Figura 1 - Esquema do programa experimental conduzido 4

Figura 2 - Fases de hidrataccedilatildeo do cimento Portland como visto em um calorimeacutetrico isoteacutermico 7

Figura 3 - Variaccedilotildees dimensionais de um concreto convencional e um concreto de retraccedilatildeo

compensada 11

Figura 4 - Comparaccedilatildeo de curvas de resistecircncia agrave compressatildeo ao longo do tempo de um concreto sem

aditivos (Referecircncia) concreto com aditivo de oacutexido de caacutelcio (CaO) e concreto com aditivos de

oacutexido de caacutelcio e redutor de retraccedilatildeo (CaO+SRA) 12

Figura 5 - Produccedilatildeo de tubos de concreto com equipamento de compressatildeo radial 15

Figura 6 - Semicorte longitudinal tiacutepico de tubos com encaixe (a) macho e fecircmea e (b) ponta e bolsa

16

Figura 7 - Meacutetodos de ensaio de tubos ensaios de (a) trecircs cutelos (b) dois cutelos (c) colchatildeo de

areia e (d) Minnesota 17

Figura 8 - Esquema do ensaio de compressatildeo diametral para tubo de encaixe ponta e bolsa visto que

L eacute o comprimento uacutetil do tubo 17

Figura 9 - Curvas de distribuiccedilatildeo do tamanho de partiacutecula do cimento CP V ARI RS e aditivo 22

Figura 10 - Curvas de fluxo de calor de pastas de 0 a 1 h para amostras de pastas cimentiacutecias e a pasta

com 100 aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado 27

Figura 11 - Curvas de fluxo de calor de pastas de 0 a 24 h para amostras de pastas cimentiacutecias e a

pasta 100 aditivo 28

Figura 12 - Imagens obtidas por MEV de pastas cimentiacutecias para as amostras (a) sem aditivo (b) com

3 de aditivo e (c) 5 de aditivo 31

Figura 13 - Imagens obtidas por MEV de pastas cimentiacutecias para as amostras (a) sem aditivo (b) com

3 de aditivo e (c) 5 de aditivo 32

Figura 14 - Aparato para determinaccedilatildeo para o ensaio de variaccedilatildeo dimensional A seta azul indica a

posiccedilatildeo do corpo de prova durante o ensaio 35

Figura 15 - Resultados de variaccedilatildeo dimensional por idade de argamassas para amostras sem aditivo

com 3 de aditivo e 5 de aditivo 36

________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido

de caacutelcio supercalcinado

Figura 16 - Produccedilatildeo dos corpos de prova de concreto (a) mistura dos materiais na betoneira (b)

preenchimento do molde com 1 camada de concreto (c) aplicaccedilatildeo de energia com o soquete para

compactaccedilatildeo do concreto 39

Figura 17 - Resultados meacutedios de absorccedilatildeo de aacutegua e iacutendice de vazios por imersatildeo e fervura obtidos

de amostras sem aditivo com 3 de aditivo e 5 de aditivo 42

Figura 18 - Principais dimensotildees (em mm) de tubos de concreto PA2 produzidos 45

Figura 19 - Montagem do conjunto molde e armadura para fabricaccedilatildeo de tubos de concreto (a)

fixaccedilatildeo da armadura no molde (b) transporte do conjunto para a maacutequina de vibro-compressatildeo 46

Figura 20 - Lanccedilamento do cimento no misturador para a produccedilatildeo do concreto para tubos 46

Figura 21 - Processo de produccedilatildeo do concreto para tubos (a) transporte de agregados na esteira (b)

lanccedilamento direto do aditivo no misturador 47

Figura 22 - Processo de moldagem do tubo de concreto (a) lanccedilamento do concreto no molde

metaacutelico (b) e (c) retirada do molde do tubo 48

Figura 23 - Produccedilatildeo de tubos de concreto (a) acabamento final com auxiacutelio de desempenadeira e

(b) cobertura do tubo com lona plaacutestica apoacutes o acabamento 49

Figura 24 - Ensaio de compressatildeo diametral para tubo de concreto (a) tubo posicionado na maacutequina

de ensaio com painel de controle e (b) destaque para o apoio de trecircs cutelos 50

Figura 25 - Resultados de compressatildeo diametral de trecircs tubos de concreto (a) amostra sem aditivo

(b) amostra com 3 de aditivo e (c) amostra com 5 de aditivo 51

Figura 26 - Comparaccedilatildeo de resultados de compressatildeo diametral de trecircs tubos de concreto entre as

amostras sem aditivo com 3 de aditivo e 5 de aditivo 52

Figura 27 - Resultados meacutedios de absorccedilatildeo de aacutegua e iacutendice de vazios por imersatildeo e fervura de

amostras de tubos de concreto sem aditivo com 3 de aditivo e 5 de aditivo 55

Figura 28 - Etapas preacutevias para a produccedilatildeo de tubos de concreto (a) montagem do reforccedilo de accedilo

(b) fixaccedilatildeo do reforccedilo de accedilo no molde 58

Figura 29 - Lanccedilamento manual do aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado no misturador para a

produccedilatildeo de tubos de concreto 59

Figura 30 - Silo de cimento gravitacional posicionado sobre o misturador para a fabricaccedilatildeo de tubos

de concreto 60

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido

de caacutelcio supercalcinado

Figura 31 - Transporte do concreto do misturador para o molde na maacutequina de vibro-compressatildeo a

partir do uso de esteiras rolantes 61

Figura 32 - Processo de cura de tubos de concreto com cobertura de lona plaacutestica apoacutes o acabamento

61

________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido

de caacutelcio supercalcinado

LISTA DE TABELAS

Tabela 1 - Niacuteveis de atendimento com aacutegua e esgotos dos municiacutepios com prestadores de serviccedilos

participantes do SNIS em 2018 conforme a macrorregiatildeo geograacutefica e Brasil 13

Tabela 2 - Materiais selecionados para a realizaccedilatildeo da campanha experimental 19

Tabela 3 - Modelos estruturais utilizados para o refinamento de Rietveld para o ensaio de DRX 20

Tabela 4 - Diacircmetros das partiacuteculas de cimento e aditivo obtidos por granulometria a laser 22

Tabela 5 - Composiccedilatildeo mineraloacutegica do cimento CP V ARI RS por DRX 23

Tabela 6 - Composiccedilatildeo mineraloacutegica do aditivo por DRX 23

Tabela 7 - Anaacutelise de agregados 24

Tabela 8 - Anaacutelise das curvas de fluxo calor obtidas para amostras de pastas cimentiacutecias e a pasta

com 100 aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado 28

Tabela 9 - Composiccedilatildeo mineraloacutegica de pastas de cimento obtidas por DRX para amostras de pastas

cimentiacutecias sem aditivo e pasta com 3 e 5 de aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado 29

Tabela 10 - Dosagem de materiais para produccedilatildeo de 1 m3 de argamassa 34

Tabela 11 - Dosagem de materiais para produccedilatildeo de 1 m3 de concreto para fabricaccedilatildeo de tubos 38

Tabela 12 - Resultados meacutedios de resistecircncia agrave compressatildeo nas diferentes idades 41

Tabela 13 - Resultados de carga de fissura a partir do ensaio de compressatildeo diametral 53

Tabela 14 - Resultados de carga de ruptura a partir do ensaio de compressatildeo diametral 54

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido

de caacutelcio supercalcinado

SUMAacuteRIO

1 Introduccedilatildeo 1

11 Justificativa 2

12 Objetivos 3

13 Programa experimental 4

14 Estrutura do trabalho 4

2 Revisatildeo bibliograacutefica 6

21 Concreto 6

211 Hidrataccedilatildeo do cimento 6

212 Variaccedilatildeo dimensional 8

213 Aditivos para concreto 9

22 Aditivos compensadores de retraccedilatildeo baseados em oacutexido de caacutelcio supercalcinado 9

221 Definiccedilatildeo 9

222 Composiccedilatildeo 10

223 Mecanismo de accedilatildeo e influecircncia na hidrataccedilatildeo do cimento 10

224 Influecircncia nas propriedades do concreto 11

23 Tubos de concreto 12

231 Definiccedilatildeo 12

232 Processo de produccedilatildeo 14

233 Caracterizaccedilatildeo e normatizaccedilatildeo 16

234 Limitaccedilotildees tecnoloacutegicas 18

3 Caracterizaccedilatildeo de materiais 19

31 Materiais 19

32 Meacutetodos de caracterizaccedilatildeo 19

321 Cimento e aditivo 19

322 Agregados 21

33 Resultados e discussatildeo 21

331 Cimento e aditivo 21

332 Agregados 23

34 Conclusotildees do capiacutetulo 24

4 Anaacutelise da influecircncia do aditivo na cineacutetica e nos mecanismos de hidrataccedilatildeo 25

41 Materiais 25

42 Dosagem e preparaccedilatildeo de pastas de cimento 25

43 Meacutetodos 26

431 Calorimetria isoteacutermica 26

432 DRX 26

433 MEV 27

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido

de caacutelcio supercalcinado

44 Resultados e discussatildeo 27

441 Calorimetria isoteacutermica 27

442 DRX 29

443 MEV 30

45 Conclusotildees do capiacutetulo 33

5 Caracterizaccedilatildeo da estabilidade dimensional de argamassas 34

51 Composiccedilatildeo e preparo de argamassas 34

52 Meacutetodos 35

53 Resultados e discussatildeo 35

54 Conclusotildees do capiacutetulo 36

6 Produccedilatildeo de concreto em laboratoacuterio 38

61 Composiccedilatildeo e preparo de concretos 38

62 Meacutetodos de ensaio para avaliaccedilatildeo de concretos 40

621 Resistecircncia agrave compressatildeo 40

622 Absorccedilatildeo apoacutes imersatildeo e fervura e iacutendice de vazios 40

63 Resultados e discussatildeo 40

631 Resistecircncia agrave compressatildeo 40

632 Absorccedilatildeo apoacutes imersatildeo e fervura e iacutendice de vazios 42

64 Conclusotildees do capiacutetulo 42

7 Produccedilatildeo de tubos de concreto 44

71 Composiccedilatildeo de tubos de concreto 44

72 Descriccedilatildeo dos tubos 44

73 Processo de produccedilatildeo de tubos de concreto 45

74 Meacutetodos 49

741 Compressatildeo diametral 49

742 Absorccedilatildeo apoacutes imersatildeo e fervura e iacutendice de vazios 50

75 Resultados 50

751 Compressatildeo diametral 50

752 Absorccedilatildeo apoacutes imersatildeo e fervura e iacutendice de vazios 54

76 Conclusotildees do capiacutetulo 55

8 Procedimento de fabricaccedilatildeo cura e utilizaccedilatildeo de tubos de concreto com oacutexido de caacutelcio

supercalcinado 57

81 Conclusotildees do capiacutetulo 62

9 Conclusotildees 63

91 Aplicabilidade da pesquisa e sugestotildees para pesquisas futuras 64

10 Publicaccedilotildees 65

11 Referecircncias 66

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 1

1 Introduccedilatildeo

Elementos produzidos com concreto de consistecircncia seca satildeo amplamente utilizados no Brasil

como tubos de concreto Estes tubos tecircm vantagens competitivas para o uso em redes de aacuteguas

pluviais e de esgoto sanitaacuterio e podem ser produzidos com diacircmetros que variam entre 200 e 2000

mm e com espessuras miacutenimas de parede entre 45 e 180 mm [1] Tais caracteriacutesticas satildeo fundamentais

para que os tubos atendam as cargas miacutenimas isentas de dano em ensaios de compressatildeo e garantam

a estanqueidade do sistema

Eacute fato que o paiacutes necessita de imediato realizar a ampliaccedilatildeo dos sistemas de saneamento

baacutesico O relatoacuterio do Ministeacuterio das Cidades [2] indica baixos iacutendices de atendimento de saneamento

baacutesico no paiacutes Agrave vista do exposto eacute necessaacuterio investir no desenvolvimento tecnoloacutegico do sistema

de saneamento baacutesico do Brasil Para isso diversos estudos foram publicados com o intuito de

melhorar o desempenho de tubos de concreto a partir da reduccedilatildeo de limitaccedilotildees tecnoloacutegicas [34]

O uso de aditivos contribui para melhorar as propriedades do concreto no estado fresco e no

estado endurecido e estaacute difundido mundialmente [5] Assim eacute usual a aplicaccedilatildeo de aditivos em

concretos para atribuir vantagens teacutecnicas e econocircmicas Em relaccedilatildeo aos concretos de consistecircncia

plaacutestica aditivos satildeo utilizados para diversas finalidades como melhorar a trabalhabilidade do

concreto reduzir o consumo de cimento e aumentar a resistecircncia mecacircnica

Aditivos compensadores de retraccedilatildeo baseados em oacutexido de caacutelcio satildeo amplamente aplicados

na fabricaccedilatildeo de pisos industriais agrave niacutevel nacional e internacional [6] O uso desses aditivos atribui

vantagens para os pisos de concreto em relaccedilatildeo agrave melhoria da esteacutetica menor irregularidade dos

pisos aumento da vida uacutetil maior resistecircncia mecacircnica produccedilatildeo de maiores aacutereas de pisos sem o

uso de juntas de dilataccedilatildeo assim como menor frequecircncia de reparos

Aditivos baseados em oacutexido de caacutelcio supercalcinado apresentam expansatildeo volumeacutetrica de

cerca de 100 quando se hidratam o que compensa a retraccedilatildeo por secagem e a retraccedilatildeo autoacutegena da

matriz cimentiacutecia diminuindo possiacuteveis riscos de fissuraccedilatildeo relativos a esses fenocircmenos [6] Aleacutem

disso as fases formadas pela sua hidrataccedilatildeo podem preencher os poros da matriz diminuindo sua

porosidade e promovendo ganhos de resistecircncia [7] Esses fatos evidenciam o potencial de uso desses

aditivos para matrizes cimentiacutecias de aplicaccedilotildees diversas

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 2

Dessa forma o uso do aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado pode ser uma

alternativa viaacutevel para o aumento do desempenho de concretos aplicados em tubos Por outro lado

como o aditivo aumenta o teor de finos do concreto a determinaccedilatildeo do teor de umidade oacutetimo para

produccedilatildeo de tubos pode aumentar seu desempenho quando o aditivo eacute empregado Com isso pode

ser possiacutevel viabilizar o emprego deste tipo de aditivo neste processo industrial

Neste contexto esta pesquisa tem o objetivo de avaliar o uso do aditivo de oacutexido de caacutelcio

supercalcinado de nome comercial DRY D1 para a produccedilatildeo de concretos de consistecircncia seca

utilizados em tubos de concreto Os resultados do estudo podem ser aplicados para tubos utilizados

em redes de aacutegua pluviais e esgoto sanitaacuterio O trabalho foi desenvolvido com uma parceria entre a

Universidade Satildeo Judas Tadeu a Associaccedilatildeo Brasileira de Cimento Portland e as empresas Chimica

Edile do Brasil e Fermix Tubos

11 Justificativa

Sistemas compostos por tubos de concreto satildeo amplamente utilizados no Brasil com

vantagens competitivas para a aplicaccedilatildeo em redes de aacuteguas pluviais e de esgoto sanitaacuterio Apesar da

relevacircncia destes sistemas o Brasil possui um deacuteficit de saneamento baacutesico sendo esse maior em

relaccedilatildeo aos outros setores de infraestrutura [8] Desse modo eacute necessaacuterio investir no desenvolvimento

tecnoloacutegico de tubos de concreto

Agrave vista do exposto julgou-se pertinente o interesse de pesquisar de modo ineacutedito a utilizaccedilatildeo

de um aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado em concretos para a produccedilatildeo de tubos

Uma vez que estes aditivos satildeo amplamente utilizados na induacutestria de pavimentos industriais de

concreto e apresentam bons resultados em relaccedilatildeo agraves propriedades fiacutesicas e mecacircnicas de matrizes

cimentiacutecias

O emprego deste aditivo devido agrave sua propriedade expansiva pode promover tensotildees de

origem quiacutemica na matriz o que pode melhorar as propriedades fiacutesicas e mecacircnicas de tubos de

concreto Deste modo o aditivo composto por oacutexido de caacutelcio supercalcinado pode contribuir para o

aumento da resistecircncia mecacircnica de tubos de concreto sobretudo dos elementos reforccedilados com

armadura produzindo elementos que atendam aos requisitos mecacircnicos exigidos pela norma ABNT

NBR 8890 [9]

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 3

Mediante o exposto os resultados obtidos a partir do estudo satildeo de extrema importacircncia uma

vez que podem fornecer dados necessaacuterios para especificar concretos com desempenho superior para

a produccedilatildeo de tubos no paiacutes

O objeto de estudo apresenta interesses acadecircmicos e praacuteticos Em relaccedilatildeo ao propoacutesito

acadecircmico o projeto busca contribuir com a literatura atual em relaccedilatildeo agrave interaccedilatildeo de aditivos

baseados em oacutexido de caacutelcio supercalcinado com matrizes cimentiacutecias Ainda o projeto pode

incentivar uma seacuterie de paracircmetros a partir de trabalhos futuros que relacionam estes aditivos com

concretos de consistecircncia seca sobretudo para tubos de concreto

Do ponto de vista praacutetico compreender a influecircncia dos aditivos baseados em oacutexido de caacutelcio

supercalcinado nas propriedades de tubos de concreto pode levar agrave maior estabilidade volumeacutetrica

estanqueidade e resistecircncia mecacircnica destes elementos Aleacutem disso o objeto de estudo pode fornecer

referecircncias relevantes para a induacutestria de aditivos e de elementos cimentiacutecios como faacutebricas de tubos

de concreto Mediante o exposto um desenvolvimento na tecnologia de materiais cimentiacutecios e

aditivos baseados em oacutexido de caacutelcio supercalcinado pode ser obtido

12 Objetivos

O objetivo geral do trabalho eacute avaliar o uso de aditivo compensador de retraccedilatildeo baseado em

oacutexido de caacutelcio supercalcinado na fabricaccedilatildeo de tubos de concretos Para cumprir o objetivo geral

foram definidos os 5 objetivos especiacuteficos descritos a seguir

I Avaliar a influecircncia do aditivo composto por oacutexido de caacutelcio na cineacutetica nos mecanismos de

hidrataccedilatildeo e na microestrutura de misturas cimentiacutecias

II Analisar como o aditivo influecircncia as propriedades fiacutesicas e mecacircnicas de concretos produzidos

em laboratoacuterio

III Analisar a estabilidade dimensional de argamassas produzidas com o aditivo

IV Caracterizar as propriedades fiacutesicas e mecacircnicas de tubos de concreto fabricados com aditivo

baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado

Elaborar um procedimento praacutetico para a utilizaccedilatildeo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado na

fabricaccedilatildeo de tubos de concreto

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 4

13 Programa experimental

As etapas do programa experimental conduzido estatildeo descritas conforme a Figura 1 A

primeira etapa do estudo focou na caracterizaccedilatildeo de materiais utilizados nesta pesquisa A segunda

etapa se concentrou na anaacutelise da influecircncia do aditivo composto por oacutexido de caacutelcio supercalcinado

na cineacutetica nos mecanismos de hidrataccedilatildeo e na microestrutura de misturas cimentiacutecias

Figura 1 - Esquema do programa experimental conduzido

A terceira etapa do estudo analisou a influecircncia do aditivo nas propriedades fiacutesicas e

mecacircnicas de concretos produzidos em laboratoacuterio A quarta etapa contemplou a anaacutelise da influecircncia

do aditivo nas propriedades fiacutesicas de argamassas produzidas em laboratoacuterio A quinta etapa consistiu

na anaacutelise da influecircncia do aditivo nas propriedades fiacutesicas e mecacircnicas de tubos de concreto

produzidos na induacutestria Por fim foi apresentado um procedimento para a fabricaccedilatildeo de tubos de

concreto contendo aditivos compostos por oacutexido de caacutelcio supercalcinado

14 Estrutura do trabalho

Esta dissertaccedilatildeo estaacute organizada em dez capiacutetulos com o propoacutesito de facilitar o entendimento

dos conceitos abordados Neste capiacutetulo foram apresentados de maneira sucinta o quadro atual da

aplicaccedilatildeo de aditivos baseados em oacutexido de caacutelcio supercalcinado e de tubos de concreto a

justificativa da pesquisa objetivos e estrutura do trabalho

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 5

No capiacutetulo 2 eacute apresentada a revisatildeo bibliograacutefica que abrange aditivos baseados em oacutexido

de caacutelcio supercalcinado e tubos de concreto Para tal satildeo expostos os aspectos relevantes dos temas

como o mecanismo de hidrataccedilatildeo do oacutexido de caacutelcio e o ensaio de compressatildeo diametral para tubos

No capiacutetulo 3 eacute apresentada a caracterizaccedilatildeo de materiais utilizados na pesquisa Este capiacutetulo

descreve os meacutetodos de ensaio e os respectivos resultados da anaacutelise de materiais

No capiacutetulo 4 eacute apresentada a influecircncia do aditivo composto por oacutexido de caacutelcio

supercalcinado na cineacutetica nos mecanismos de hidrataccedilatildeo e na microestrutura de misturas

cimentiacutecias Para tal satildeo apresentados os meacutetodos de ensaio e resultados baseado na comparaccedilatildeo

entre a pasta sem aditivo e pastas produzidas com aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado

No capiacutetulo 5 satildeo apresentadas as anaacutelises da influecircncia do aditivo nas propriedades fiacutesicas

de argamassas produzidas em laboratoacuterio Satildeo apresentados o meacutetodo de ensaio de variaccedilatildeo

dimensional e os respectivos resultados com foco na comparaccedilatildeo entre o desempenho da argamassa

sem aditivo e argamassas produzidas com aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado

No capiacutetulo 6 satildeo mostradas as anaacutelises da influecircncia do aditivo nas propriedades fiacutesicas e

mecacircnicas de concretos Para estes concretos produzidos em laboratoacuterio o foco foi a comparaccedilatildeo

entre o desempenho do concreto sem aditivo e concretos produzidos com aditivo baseado em oacutexido

de caacutelcio supercalcinado

No capiacutetulo 7 eacute exposta avaliaccedilatildeo da produccedilatildeo de tubos de concreto produzidos na faacutebrica da

empresa Fermix Tubos para avaliar a influecircncia do aditivo nas propriedades fiacutesicas e mecacircnicas

desses artefatos Nesse sentido satildeo comparados tubos de concreto sem aditivo e tubos de concreto

produzidos com aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado analisados a partir dos meacutetodos

de ensaios e resultados expostos

No capiacutetulo 8 eacute apresentado um procedimento de fabricaccedilatildeo cura e utilizaccedilatildeo de tubos de

concreto com oacutexido de caacutelcio supercalcinado Desse modo satildeo apresentados estudos e normas

teacutecnicas pertinentes ao tema bem como as observaccedilotildees constatadas durante a produccedilatildeo de tubos de

concreto com o aditivo na faacutebrica de tubos

No capiacutetulo 9 satildeo apresentadas de forma resumida as principais conclusotildees obtidas nos

capiacutetulos anteriores da dissertaccedilatildeo Aleacutem disso satildeo propostas recomendaccedilotildees para a realizaccedilatildeo de

estudos futuros pertinentes ao tema No capiacutetulo 10 satildeo apresentadas as produccedilotildees teacutecnicas e

cientiacuteficas decorrentes da pesquisa desenvolvida

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 6

2 Revisatildeo bibliograacutefica

Neste capiacutetulo eacute apresentada a revisatildeo bibliograacutefica dos temas abordados nesse projeto de

pesquisa Os temas gerais abordados satildeo concreto aditivos compensadores de retraccedilatildeo baseados em

oacutexido de caacutelcio supercalcinado e tubos de concreto

21 Concreto

O uso do concreto produzido com cimento Portland foi descoberto no fim do seacuteculo XIX e

difundido no seacuteculo XX tornando-se o material mais consumido na atualidade depois da aacutegua [10]

Desse modo eacute possiacutevel considerar o concreto uma das descobertas mais relevantes do

desenvolvimento da humanidade com impacto direto na qualidade de vida da sociedade [10]

Concretos podem ser produzidos basicamente a partir da mistura entre ligante aacutegua e agregados

[11]

Contudo a competividade do mercado da construccedilatildeo civil e o desenvolvimento da tecnologia

dos materiais gerou a produccedilatildeo de concretos com melhor desempenho [11] Dessa forma na

atualidade eacute comumente utilizado o concreto com aditivos fibras pigmentos agregados especiais e

adiccedilotildees minerais [10] Entre esses os aditivos recebem destaque pois atribuem benefiacutecios para as

propriedades do estado fresco e endurecido do concreto aleacutem de gerar vantagens econocircmicas [12]

211 Hidrataccedilatildeo do cimento

O cimento Portland eacute um ligante hidraacuteulico composto essencialmente pela mistura de

cliacutenquer Portland e de sulfato de caacutelcio que satildeo moiacutedos ateacute obter aspecto de poacute fino Nesta mistura

podem ser adicionados materiais complementares conforme determina a norma ABNT NBR 16697

[13] o que caracteriza os diferentes tipos de cimento Portland

O cimento possui propriedades adesivas e coesivas e promove a uniatildeo de fragmentos minerais

em uma unidade compactada Este material hidraacuteulico quando misturado com aacutegua se hidrata [12] O

processo de hidrataccedilatildeo do cimento eacute um fenocircmeno complexo que ocorre a partir de diversas reaccedilotildees

quiacutemicas [13] Tal processo eacute exoteacutermico no qual os silicatos e aluminatos em contato com aacutegua

formam produtos hidratados

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 7

Assim a hidrataccedilatildeo do cimento ocorre entre as principais fases do cliacutenquer (C3S C2S C3A e

C4AF) gipsita (CaSO42H2O) e aacutegua Essas fases do cimento a partir de uma suspensatildeo interagem

em meio aquoso e resultam em propriedades adesivas que se desenvolvem ateacute formar um soacutelido

riacutegido Os produtos hidratados apresentam baixa solubilidade em aacutegua e contribuem para o

desenvolvimento de resistecircncia mecacircnica da matriz [12]

Para o estudo do processo de hidrataccedilatildeo do cimento eacute usual analisar a taxa de liberaccedilatildeo de

calor em relaccedilatildeo ao tempo decorrido Conforme ilustra a Figura 2 na primeira regiatildeo ldquoArdquo observa-

se que o primeiro pico de calor superior em relaccedilatildeo aos demais corresponde a diversos processos

como neutralizaccedilatildeo de cargas superficias das partiacuteculas de cimento dissoluccedilatildeo dos silicatos e

aluminatos e formaccedilatildeo de algumas fases hidratadas como a etringita [14]

Figura 2 - Fases de hidrataccedilatildeo do cimento Portland como visto em um calorimeacutetrico isoteacutermico [14]

Posteriormente na regiatildeo ldquoBrdquo da Figura 2 observa-se o periacuteodo de induccedilatildeo com lentas

velocidades de dissoluccedilatildeo e precipitaccedilatildeo de fases Depois disso nota-se na regiatildeo ldquoCrdquo que a liberaccedilatildeo

de calor aumenta gradativamente no periacuteodo de aceleraccedilatildeo visto que ocorre a hidrataccedilatildeo da alita

resultando no gel C-S-H e na precipitaccedilatildeo da portlandita [12]

Nessa fase os produtos de hidrataccedilatildeo se interconectam promovendo o enrijecimento e o

endurecimento da matriz [12] Apoacutes o pico principal observa-se a formaccedilatildeo do monossulfoaluminato

a partir da reaccedilatildeo do C3A com a etringita Depois disso as velocidades de reaccedilatildeo do processo

diminuem como indicado na regiatildeo ldquoDrdquo e ldquoErdquo da Figura 2 [12]

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 8

212 Variaccedilatildeo dimensional

Concretos apresentam variaccedilatildeo de volume gerada por diversos fatores aleacutem de mudanccedilas

externas de temperatura como a movimentaccedilatildeo de aacutegua no seu interior [15] Entre as principais

causas da variaccedilatildeo dimensional as mais relevantes satildeo a retraccedilatildeo por secagem a retraccedilatildeo plaacutestica e

a retraccedilatildeo autoacutegena [12]

A retraccedilatildeo plaacutestica manifesta-se durante o estado plaacutestico do concreto mediante a perda de

aacutegua superficial da matriz cimentiacutecia Essa retraccedilatildeo depende de diversos fatores como a quantidade

de aacutegua perdida pela superfiacutecie rigidez da mistura exsudaccedilatildeo da matriz cimentiacutecia e a temperatura e

umidade relativa do ambiente [12]

A retraccedilatildeo por secagem ocorre a partir da perda de aacutegua da pasta de cimento uma vez que o

concreto estaacute em contato com o ambiente externo Neste processo a perda de aacutegua livre eacute

predominante que ocorre concomitantemente com a movimentaccedilatildeo da aacutegua adsorvida aacutegua capilar

e aacutegua quimicamente combinada da matriz cimentiacutecia Entre esses eventos a perda de aacutegua adsorvida

eacute responsaacutevel por parte significativa da retraccedilatildeo por secagem [15]

Aleacutem disso ocorrem variaccedilotildees de reduccedilatildeo de volume de matrizes cimentiacutecias apoacutes o iniacutecio

da hidrataccedilatildeo do cimento sem considerar variaccedilotildees externas de temperatura e umidade Essa retraccedilatildeo

ocorre a partir da transferecircncia de aacutegua do interior dos poros capilares para realizar a hidrataccedilatildeo do

cimento anidro uma vez que natildeo haacute um suprimento de aacutegua para aumentar a umidade desses poros

novamente [12]

Assim os capilares provocam altas tensotildees capazes de gerar a contraccedilatildeo do volume original

de matrizes cimentiacutecia Esse processo de reduccedilatildeo de volume eacute denominada retraccedilatildeo autoacutegena [16]

Esse fenocircmeno de retraccedilatildeo pode aumentar mediante fatores como altas temperaturas externas o uso

de cimentos finos consumo elevado de cimento e relaccedilotildees aacuteguacimento menores [12]

As tensotildees geradas no concreto pela retraccedilatildeo podem exceder a resistecircncia agrave traccedilatildeo desses

elementos o que pode resultar na formaccedilatildeo de fissuras Dessa forma a variaccedilatildeo dimensional pode

comprometer o desempenho e a durabilidade de estruturas de concreto [15]

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 9

213 Aditivos para concreto

No Brasil aditivos para concreto satildeo amplamente utilizados como aditivos dispersantes

aceleradores e retardadores de pega compensadores de retraccedilatildeo e incorporadores de ar A norma

ABNT NBR 11768-1 [17] define aditivo para concreto como um produto adicionado e misturado

nesta matriz usualmente em quantidade natildeo superior a 5 sobre a massa de cimento O objetivo do

uso de aditivos eacute alterar as propriedades de concretos no estado fresco e endurecido [17]

Dessa forma eacute essencial a definiccedilatildeo assertiva do tipo de aditivo e de sua dosagem a partir das

suas propriedades e compatibilidade com o cimento Aleacutem disso deve-se levar em consideraccedilatildeo

paracircmetros como a capacidade de retenccedilatildeo de aacutegua do aditivo desenvolvimento de resistecircncias

iniciais e finais capacidade de incorporaccedilatildeo de ar entre outras Devido ao uso frequente de cimento

Portland composto no paiacutes eacute fundamental compreender a sua interaccedilatildeo com aditivos especificamente

para cada aplicaccedilatildeo [17]

22 Aditivos compensadores de retraccedilatildeo baseados em oacutexido de caacutelcio supercalcinado

221 Definiccedilatildeo

Aditivos compensadores de retraccedilatildeo baseados em oacutexido de caacutelcio supercalcinado satildeo muito

utilizados na composiccedilatildeo de pavimentos industriais de concreto Esses materiais permitem melhor

desempenho do pavimento pois satildeo agentes que compensam a retraccedilatildeo do concreto [6]

Os aditivos baseados em oacutexido de caacutelcio supercalcinado podem ser empregados como

substituiccedilatildeo de cimentos expansivos Desta forma eacute possiacutevel melhorar propriedades do concreto no

estado endurecido sem alterar o tipo de cimento utilizado [6]

Atualmenteesses materiais satildeo classificados como aditivos compensadores de retraccedilatildeo tipo

G segundo a classificaccedilatildeo da norma ABNT NBR 11768-1 [17] No Brasil seu desempenho eacute

caracterizado de acordo com a anaacutelise da variaccedilatildeo dimensional de concretos conforme a norma

ABNT NBR 16834 [18]

Em relaccedilatildeo agraves normas internacionais que avaliam o desempenho desses aditivos a partir da

variaccedilatildeo dimensional linear recebe destaque a ASTM C 157 [19] Ainda a ASTM C 878 [20] eacute

utilizada para avaliar elementos cimentiacutecios com variaccedilatildeo dimensional linear restringida

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 10

222 Composiccedilatildeo

O aditivo eacute inorgacircnico composto por oacutexido de caacutelcio supercalcinado possui aspecto de poacute

com uma granulometria especiacutefica e controlada O composto eacute produzido a partir de um tratamento

teacutermico especiacutefico para o carbonato de caacutelcio [6] O estudo realizado por Shi et al (2002) caracteriza

a hidrataccedilatildeo do oacutexido de caacutelcio a partir do seu processo de manufatura [21]

Em vista disso observou-se que o aumento de temperatura de calcinaccedilatildeo reduz a velocidade

das reaccedilotildees de hidrataccedilatildeo do oacutexido de caacutelcio o que altera as propriedades microestruturais [21] O

aditivo apresenta expansatildeo volumeacutetrica de aproximadamente 100 quando se hidrata [7]

223 Mecanismo de accedilatildeo e influecircncia na hidrataccedilatildeo do cimento

As reaccedilotildees de hidrataccedilatildeo do oacutexido de caacutelcio (CaO) ocorrem conforme as equaccedilotildees 1 e 2 sendo

o hidroacutexido de caacutelcio (portlandita) o produto de hidrataccedilatildeo formado [22]

Destaca-se que a expansatildeo gerada como consequecircncia da adiccedilatildeo de oacutexido de caacutelcio em

concretos ocorre a partir da pressatildeo exercida pelos cristais de portlandita durante a sua formaccedilatildeo Esta

reaccedilatildeo eacute altamente exoteacutermica e expansiva visto que o produto formado apresenta aproximadamente

duas vezes o volume dos reagentes [6]

Assim observa-se que o uso de aditivos baseados em caacutelcio em matrizes cimentiacutecias contribui

para o aumento da difusatildeo de iacuteons Ca2+ e para a adiccedilatildeo de hidroacutexido de caacutelcio Dessa forma estes

aditivos contribuem para a aceleraccedilatildeo da supersaturaccedilatildeo de caacutelcio dissolvido no meio liacutequido uma

vez que ocorre a maior concentraccedilatildeo do iacuteon Ca2+ em soluccedilatildeo [7]

Agrave medida que o teacutermino do periacuteodo de induccedilatildeo e o iniacutecio do processo de aceleraccedilatildeo satildeo funccedilatildeo

da supersaturaccedilatildeo da soluccedilatildeo com Ca2+ a inclusatildeo de aditivos baseados em caacutelcio eacute capaz de gerar a

aceleraccedilatildeo dos processos de hidrataccedilatildeo [23] Em vista disso estes aditivos podem acelerar a

precipitaccedilatildeo de produtos de hidrataccedilatildeo como o gel de C-S-H [67]

CaO + H2O Ca2+ + 2OH- 1

Ca2+ + 2OH- Ca(OH)2 2

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 11

224 Influecircncia nas propriedades do concreto

Concretos de retraccedilatildeo compensada satildeo caracterizados por uma expansatildeo nas primeiras idades

a qual pode compensar a retraccedilatildeo e reduzir significativamente a variaccedilatildeo dimensional do concreto a

longo prazo [11]

O processo de expansatildeo eacute capaz de gerar tensotildees internas desenvolvidas no concreto entre 01

e 07 MPa Para tal satildeo utilizados cimentos expansivos ou aditivos [11]Tal processo eacute beneacutefico em

relaccedilatildeo ao desempenho dos elementos cimentiacutecios e portanto do ponto de vista econocircmico [611]

Os aditivos de oacutexido de caacutelcio supercalcinado geram expansatildeo controlada em matrizes

cimentiacutecias e como resultado esses aditivos atuam principalmente na retraccedilatildeo por secagem e na

retraccedilatildeo autoacutegena de matrizes cimentiacutecias [6] Na Figura 3 observa-se o comportamento de variaccedilatildeo

dimensional de concretos de retraccedilatildeo compensada e de concretos convencionais [11]

Figura 3 - Variaccedilotildees dimensionais de um concreto convencional e um concreto de retraccedilatildeo compensada [11]

Aleacutem disso a hidrataccedilatildeo do oacutexido de caacutelcio pode gerar produtos expansivos que resultam em

incremento de resistecircncia de elementos de cimentiacutecios uma vez que podem acelerar a precipitaccedilatildeo

do gel de C-S-H [67] A Figura 4 ilustra a comparaccedilatildeo entre um concreto sem aditivo e um concreto

com aditivo composto por oacutexido de caacutelcio (CaO) Observa-se que no concreto com o aditivo houve

incremento de resistecircncia agrave compressatildeo em relaccedilatildeo agrave amostra referecircncia [25]

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 12

Figura 4 - Comparaccedilatildeo de curvas de resistecircncia agrave compressatildeo ao longo do tempo de um concreto sem aditivos

(Referecircncia) concreto com aditivo de oacutexido de caacutelcio (CaO) e concreto com aditivos de oacutexido de caacutelcio e redutor de

retraccedilatildeo (CaO+SRA) [25]

Agrave vista do exposto a bibliografia que relaciona a interaccedilatildeo entre o cimento e oacutexido de caacutelcio

necessita de estudos complementares a niacutevel internacional Para tal eacute necessaacuterio analisar a sinergia

entre a mistura do cimento e oacutexido de caacutelcio bem como a influecircncia das fases de cada componente

[6]

23 Tubos de concreto

231 Definiccedilatildeo

Os condutores de fluidos possuem amplo histoacuterico como as obras hidraacuteulicas de aquedutos

atribuiacutedas aos romanos alguns dos quais estatildeo preservados ateacute a atualidade A evoluccedilatildeo dos serviccedilos

de saneamento baacutesico no Brasil possui uma ampla cronologia Entre os fatos eacute possiacutevel destacar a

cidade do Rio de Janeiro no periacuteodo do impeacuterio a qual recebeu um modelo de sistema de esgoto antes

do aplicado em grandes cidades como Nova Iorque [26]

A histoacuteria da necessidade de canalizaccedilotildees enterradas estaacute intrinsicamente relacionada agrave

induacutestria dos tubos de concreto [27] Tal induacutestria foi consolidada a niacutevel mundial no iniacutecio do seacuteculo

XIX e foi desenvolvida ateacute os dias atuais principalmente para a composiccedilatildeo de redes de esgoto

sanitaacuterio e aacuteguas pluviais [26]

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 13

A partir dos anos 1960 foram inseridos no mercado equipamentos de produccedilatildeo por vibro-

compactaccedilatildeo e compressatildeo radial geralmente produzidos na Europa Nos anos seguintes o processo

de produccedilatildeo de tubos apresentou alto grau de automatizaccedilatildeo das instalaccedilotildees industriais [27] Ainda

destaca-se a alta flexibilidade de produccedilatildeo processos desde a composiccedilatildeo da armadura ateacute a cura

integrados e automatizados bem como moldes com diversas dimensotildees [27]

Apesar do extenso histoacuterico desses sistemas no Brasil o paiacutes apresenta baixos iacutendices de

atendimento de saneamento baacutesico como indica o relatoacuterio do Ministeacuterio das Cidades [2] O baixo

atendimento da demanda de coleta e tratamento de esgoto ocorre principalmente nas regiotildees Norte

e Nordeste do Brasil como pode ser observado na Tabela 1 [2]

Tabela 1 - Niacuteveis de atendimento com aacutegua e esgotos dos municiacutepios com prestadores de serviccedilos participantes do

SNIS em 2018 conforme a macrorregiatildeo geograacutefica e Brasil [2]

Macrorregiatildeo

Iacutendice de atendimento com rede () Iacutendice de tratamento dos

esgotos gerados () Aacutegua Coleta de esgotos

Total Urbano Total Urbano Total

Norte 571 696 105 133 217

Nordeste 742 887 28 363 362

Sudeste 91 959 792 837 501

Sul 902 986 452 519 454

Centro-Oeste 89 96 529 582 539

Brasil 836 928 532 609 463

Aleacutem disso o aumento progressivo das aacutereas urbanas altera as dinacircmicas destes ambientes

Por exemplo observa-se o acreacutescimo de aacutereas impermeabilizadas em aacutereas urbanas o que impede a

absorccedilatildeo de parte das aacuteguas pluviais pelo solo e pode sobrecarregar os sistemas de drenagem Por

conseguinte satildeo necessaacuterios investimentos nos sistemas de drenagem de aacuteguas pluviais a fim de

prevenir inundaccedilotildees alagamentos e portanto danos para a sociedade [28]

O desenvolvimento dos sistemas de saneamento baacutesico urbano eacute fundamental para evitar

doenccedilas enchentes e outros impactos negativos para a sociedade Dessa forma eacute fundamental que

redes de esgoto e de aacuteguas pluviais apresentem uma maior qualidade e por conseguinte um melhor

funcionamento Para tal eacute necessaacuterio investir no apropriado dimensionamento estrutural e de

capacidade de vazatildeo dos sistemas de esgoto e aacuteguas pluviais Aleacutem disso eacute fundamental aprimorar o

controle tecnoloacutegico do concreto aplicado em tubos [28]

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 14

232 Processo de produccedilatildeo

Tubos de concreto satildeo produzidos a partir da escolha apropriada de materiais que satildeo

selecionados com base na caracterizaccedilatildeo de ensaios de laboratoacuterios As proporccedilotildees dos materiais satildeo

determinadas para o concreto atender as propriedades fiacutesicas e mecacircnicas para sua aplicaccedilatildeo adequada

[29] Os concretos aplicados em tubos satildeo de consistecircncia seca a fim de aumentar a produtividade

da fabricaccedilatildeo de tubos Desse modo ocorre a sustentaccedilatildeo do formato do tubo em poucos minutos

devido agrave coesatildeo do concreto o que permite a desforma raacutepida e possibilita a reutilizaccedilatildeo das formas

O processo de fabricaccedilatildeo de tubos consiste no adensamento eneacutergico do concreto para

diminuir a absorccedilatildeo de aacutegua e garantir a resistecircncia mecacircnica requerida [27] Este processo de

adensamento eacute necessaacuterio pois concretos de consistecircncia seca logo apoacutes o lanccedilamento no molde

apresentam bolhas de ar que ocupam em torno de 20 do volume [20] Assim a vibraccedilatildeo gera a

fluidificaccedilatildeo da argamassa da mistura seca a fim de reduzir o atrito interno acomodar os agregados

grauacutedos e reduzir o iacutendice de vazios [20]

Aleacutem disso o adensamento eneacutergico do concreto busca proporcionar o contato eficiente da

aacutegua com o cimento o que eacute essencial para as reaccedilotildees de hidrataccedilatildeo Este processo de adensamento

consiste nos sistemas de vibraccedilatildeo simples vibrocompressatildeo e centrifugaccedilatildeo radial O sistema de

vibraccedilatildeo simples eacute usual para tubos de concreto de pequenos diacircmetros e sem armadura [27]

Os equipamentos de compressatildeo radial satildeo compostos por prensas radiais que possuem um

molde exterior e um eixo rotatoacuterio hidraacuteulico Este eixo possui um sistema de roletes que realizam

um movimento de rotaccedilatildeo em alta velocidade sendo capaz de comprimir o concreto lanccedilado na

maacutequina contra o molde exterior Como resultado o tubo eacute produzido como ilustra a Figura 5 [27]

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 15

Figura 5 - Produccedilatildeo de tubos de concreto com equipamento de compressatildeo radial [27]

A norma ABNT NBR 8890 [9] determina o uso de qualquer tipo de cimento Portland na

produccedilatildeo dos tubos de concreto que natildeo satildeo utilizados em meios agressivos Nesse contexto eacute usual

a aplicaccedilatildeo do cimento CP V ARI RS na induacutestria de produccedilatildeo de tubos de concreto para aplicaccedilatildeo

em transporte de esgoto sanitaacuterio Este fato ocorre porque o concreto produzido com esse tipo de

cimento proporciona uma alta resistecircncia inicial o que permite uma desforma mais raacutepida dos tubos

e uma alta resistecircncia a sulfatos

Os tubos de concreto podem ser produzidos sem reforccedilo denominados tubos simples assim

como podem possuir reforccedilo estrutural composto por armadura ou fibras de accedilo A norma ABNT

NBR 8890 [9] classifica tubos simples de esgoto e de aacuteguas pluviais respectivamente como ES e

PS Da mesma forma a norma classifica tubos armados de esgoto e de aacuteguas pluviais

respectivamente como EA e PA Aleacutem disso a ABNT NBR 8890 [9] determina para os tubos o

encaixe macho e fecircmea assim como o encaixe ponta e bolsa como ilustra a Figura 6 Os tubos

aplicados em esgoto sanitaacuterio devem possuir junta elaacutestica e nos tubos aplicados em redes de aacuteguas

pluviais as juntas podem ser elaacutesticas ou riacutegidas

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 16

(a) (b)

Figura 6 - Semicorte longitudinal tiacutepico de tubos com encaixe (a) macho e fecircmea e (b) ponta e bolsa [9]

233 Caracterizaccedilatildeo e normatizaccedilatildeo

A capacidade de resistecircncia de tubos de concreto eacute determinada pelo ensaio de compressatildeo

diametral No Brasil este ensaio eacute regulamentado de acordo com a norma ABNT NBR 8890 [9] Para

tubos com reforccedilo convencional o ensaio de compressatildeo diametral permite determinar as cargas de

fissura e de ruptura a partir de um carregamento contiacutenuo e comparar esses resultados com os valores

miacutenimos da norma

Os resultados do ensaio de resistecircncia agrave compressatildeo diametral permitem verificar a classe de

resistecircncia do tubo conforme especificado em projeto para a aplicaccedilatildeo de tubos em redes de aacuteguas

pluviais ou redes de esgoto sanitaacuterio A carga miacutenima isenta de dano corresponde agrave carga de fissura

do tubo o que permite classificar o elemento conforme a ABNT NBR 8890 [9]

A carga miacutenima de ruptura eacute a forccedila maacutexima obtida no ensaio de compressatildeo diametral e eacute

equivalente ao estado-limite uacuteltimo de ruiacutena do tubo conforme a classificaccedilatildeo da ABNT NBR 8890

[9] As cargas miacutenimas de fissura e de ruptura de tubos satildeo calculadas a partir dos respectivos valores

de carga total dividida pelo comprimento uacutetil do tubo na unidade kNm

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 17

A avaliaccedilatildeo de compressatildeo diametral possui diversos meacutetodos de montagem do aparato de

ensaio Conforme Zaidler (1983 apud Figueiredo e Neto 2002) entre esses meacutetodos destacam-se

ensaio de trecircs cutelos ensaio de dois cutelos ensaio de colchatildeo de areia e ensaio de Minnesota como

ilustra Figura 7 [29]

(a) (b) (c) (d)

Figura 7 - Meacutetodos de ensaio de tubos ensaios de (a) trecircs cutelos (b) dois cutelos (c) colchatildeo de areia e (d) Minnesota

[29]

No Brasil o meacutetodo de ensaio mais aplicado eacute o de trecircs cutelos conforme recomenda a ABNT

NBR 8890 [9] Esse meacutetodo consiste no apoio do tubo em dois cutelos de madeira inferiores e no

carregamento a partir de um cutelo superior centralizado e articulado o qual pode conter cutelo de

madeira entre esse e o tubo para ajustes de altura A Figura 8 ilustra o aparato de ensaio de compressatildeo

diametral Apoacutes a ruptura dos tubos satildeo extraiacutedos testemunhos para determinar a absorccedilatildeo de aacutegua

do concreto

Figura 8 - Esquema do ensaio de compressatildeo diametral para tubo de encaixe ponta e bolsa visto que L eacute o comprimento

uacutetil do tubo [9]

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 18

234 Limitaccedilotildees tecnoloacutegicas

Tubos de concreto compotildeem redes de sistemas enterrados nos quais a ocorrecircncia de falhas

pode gerar danos seacuterios e onerosos A ABNT NBR 8890 [9] limita o valor de absorccedilatildeo de aacutegua dos

tubos de concreto uma vez que tubos porosos podem facilitar a contaminaccedilatildeo do liacutequido no interior

dos tubos bem como podem gerar a poluiccedilatildeo do meio externo

Em vista disso eacute necessaacuterio investir no desenvolvimento tecnoloacutegico de tubos de concreto

Para tal diversos estudos foram publicados com o intuito de melhorar o desempenho de tubos de

concreto a partir da reduccedilatildeo das limitaccedilotildees do concreto de consistecircncia seca como estabilidade

volumeacutetrica e capacidade de resistir agrave esforccedilos [34]

Nesse sentido nota-se que o uso de aditivos e adiccedilotildees pode gerar melhorias para o concreto

aplicado em tubos Entre os materiais com potencial de gerar melhor desempenho do concreto

aplicado em tubos recebem destaque os aditivos

Em concretos de consistecircncia seca os aditivos contribuem para melhorar algumas

propriedades como a hidrataccedilatildeo do cimento propriedades mecacircnicas preenchimento do molde e

aspecto final dos elementos Dessa forma eacute possiacutevel reduzir a porosidade aumentar a resistecircncia

mecacircnica e a produtividade da fabricaccedilatildeo a partir do uso de aditivos [8]

A melhoria de desempenho de um tubo de concreto poderaacute acarretar no amplo ganho de

qualidade no sistema final mediante o nuacutemero de repeticcedilotildees desses elementos Agrave vista disso nota-se

a relevacircncia de diminuir limitaccedilotildees de desempenho em relaccedilatildeo ao concreto aplicado em tubos

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 19

3 Caracterizaccedilatildeo de materiais

Neste capiacutetulo eacute apresentada a caracterizaccedilatildeo dos materiais empregados na produccedilatildeo de tubos

de concreto Os materiais analisados satildeo o cimento CP V ARI RS aditivo de oacutexido de caacutelcio

supercalcinado e agregados

31 Materiais

Os materiais selecionados para a campanha experimental estatildeo descritos na Tabela 2 O

aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado DRY D1 foi fornecido pela empresa Chimica Edile do

Brasil e os demais materiais foram providenciados pela empresa Fermix Tubos

Tabela 2 - Materiais selecionados para a realizaccedilatildeo da campanha experimental

Material Tipo Fornecedor

Cimento CP V ARI RS InterCement Ijaciacute

Agregado miuacutedo Areia artificial graniacutetica Embu - Mogi

Agregado grauacutedo Brita graniacutetica (B0 e B1) Pau Pedra

Aditivo compensador de retraccedilatildeo Oacutexido de caacutelcio supercalcinado (DRY D1) Chimica Edile do Brasil

Aacutegua Deionizada (para pastas e argamassas) e

potaacutevel (para concretos) USJT

O cimento e o DRY D1 foram armazenados em sacos plaacutesticos vedados e mantidos em local

reservado para evitar absorccedilatildeo de aacutegua e carbonataccedilatildeo [13] Os agregados foram previamente secos

em estufa na temperatura 105 ordmC ateacute a massa constante

32 Meacutetodos de caracterizaccedilatildeo

321 Cimento e aditivo

Massa especiacutefica

O cimento e o aditivo foram caracterizados pela determinaccedilatildeo de suas respectivas massas

especiacuteficas utilizando o frasco de Le Chatelier e querosene segundo a ABNT NBR 16605 [32]

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 20

Distribuiccedilatildeo do tamanho de partiacutecula

A distribuiccedilatildeo do tamanho de partiacutecula foi realizada por granulometria a laser em uma

suspensatildeo em etanol absoluto no equipamento Malvern Mastersizer V363 da Malvern Instruments

Difraccedilatildeo de raios-X

A composiccedilatildeo mineraloacutegica desses compostos foi determinada por difraccedilatildeo de raios-X

(DRX) O ensaio foi realizado em um difratocircmetro PANalytical XrsquoPert PRO MPD Alpha1 em

geometria de reflexatildeo Bragg-Brentano θ2θ equipado com um detector Pixel (comprimento ativo de

3347 ordm) e uma fenda divergente fixa de 05 o

Esse equipamento opera com radiaccedilatildeo CuKα1 filtrada por Ni (λ = 15418 Aring) na voltagem de

45 kV e corrente de 40 mA Os porta-amostras eram ciliacutendricos com diacircmetro de 16 mm e

profundidade de 25 mm Foram carregados por backloading e girados a 2 rps [33]

Os difratogramas foram obtidos de 4 o2θ a 80 o2θ com passo de 0013 o2θ e 100 spasso

Foram analisados quantitativamente pelo meacutetodo de Rietveld utilizando o programa XrsquoPert

HighScore Plus com os modelos estruturais apresentados na Tabela 3 O conteuacutedo de fases amorfas

foi determinado pelo meacutetodo do padratildeo externo [33] utilizando alumina em poacute (SRM 676a NIST)

como uma referecircncia padratildeo

Tabela 3 - Modelos estruturais utilizados para o refinamento de Rietveld para o ensaio de DRX

Fase Foacutermula Sistema cristalino Nuacutemero PDF Coacutedigo ICSD Referecircncia

Alita Ca3SiO5 Monocliacutenico 01-070-8632 94742 [34]

Belitam Ca2SiO4m Monocliacutenico 01-083-0460 79550 [35]

Belitao Ca2SiO4o Ortorrocircmbico 01-086-0399 81097 [36]

Aluminato de caacutelcio Ca3Al2O6c Cuacutebico 00-038-1429 1841 [37]

Aluminato de caacutelcio Ca3Al2O6o Ortorrocircmbico 00-032-0150 1880 [38]

Ferroaluminato de caacutelcio Ca2AlFeO5 Ortorrocircmbico 01-071-0667 9197 [39]

Gipsita CaSO42H2O Monocliacutenico 00-033-0311 151692 [40]

Sulfato de caacutelcio

hemidratado CaSO4middot05H2O Monoclinic 00-041-0224 380286 [41]

Anidrita CaSO4 Ortorrocircmbico 01-086-2270 40043 [42]

Calcita CaCO3 Romboeacutedrico 01-083-0577 79673 [43]

Dolomita CaMg(CO3)2 Trigonal 01-075-1761 31335 [44]

Oacutexido de caacutelcio CaO Cubic 00-043-1001 75785 [45]

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 21

Tabela 3 - Modelos estruturais utilizados para o refinamento de Rietveld para o ensaio de DRX (continuaccedilatildeo)

Fase Foacutermula Sistema cristalino Nuacutemero PDF Coacutedigo ICSD Referecircncia

Portlandita Ca(OH)2 Romboeacutedrico 01-072-0156 15741 [46]

Etringita Ca6Al2(SO4)3

(OH)1226H2O Hexagonal 00-041-1451 155395 [47]

Monosulfoaluminato

de caacutelcio

3CaOAl2O3

CaSO412H2O Romboeacutedrico - 24461 [48]

Hemicarboaluminato

de caacutelcio

Ca4Al2(OH)12

OH05CO34H2O Romboeacutedrico 00-041-0221 263124 [49]

Monocarboaluminato

de caacutelcio

Ca4Al2(OH)12

CO35H2O Tricliacutenico 01-087-0493 59327 [50]

Alumina (padratildeo) Al2O3 Romboeacutedrico 01-081-2267 73725 [51]

322 Agregados

Os agregados miuacutedo e grauacutedo foram caracterizados pela absorccedilatildeo de aacutegua respectivamente

conforme a ABNT NBR NM 30 [52] e ABNT NBR NM 53 [53] Aleacutem disso os agregados miuacutedo e

grauacutedo foram analisados pela determinaccedilatildeo da massa especiacutefica

33 Resultados e discussatildeo

331 Cimento e aditivo

Massa especiacutefica

A massa especiacutefica do cimento e do aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado foram 305 e

313 gcm3 respectivamente Os valores determinados estatildeo bastante proacuteximos de resultados

presentes na literatura [6] Dessa forma o valor da massa especiacutefica determinado para o aditivo se

enquadra no valor especificado pela norma ABNT NBR 11768-1 [17]

Distribuiccedilatildeo do tamanho de partiacutecula

As curvas de distribuiccedilatildeo do tamanho de partiacutecula determinadas por granulometria a laser do

cimento e do aditivo estatildeo apresentadas na Figura 9 A partir dessa anaacutelise foram obtidos os

resultados apresentados na Tabela 4 Observa-se que o cimento CP V ARI RS apresenta distribuiccedilatildeo

de tamanho de partiacutecula mais fina que o aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 22

Figura 9 - Curvas de distribuiccedilatildeo do tamanho de partiacutecula do cimento CP V ARI RS e aditivo

Tabela 4 - Diacircmetros das partiacuteculas de cimento e aditivo obtidos por granulometria a laser

Diacircmetro Cimento Aditivo

d10 (microm) 380 56

d50 (microm) 136 191

d90 (microm) 342 1080

Difraccedilatildeo de raios-X

As composiccedilotildees mineraloacutegicas do cimento e do aditivo estatildeo apresentadas na Tabela 5 e na

Tabela 6 respectivamente As fases encontradas no cimento CP V ARI RS estatildeo de acordo com a

literatura teacutecnica [2354] O aditivo apresentou quantidade de oacutexido de caacutelcio de 90 predominante

em relaccedilatildeo agrave outras composiccedilotildees como hidroacutexido de caacutelcio calcita e dolomita De acordo com esses

resultados o aditivo estaacute de acordo com o prescrito na norma ABNT NBR 11768-1 [17]

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 23

Tabela 5 - Composiccedilatildeo mineraloacutegica do cimento CP V ARI RS por DRX

Fase Quantidade ( em massa)

C3S 589

C2S 114

C3Ac 58

C3Ao 21

C4AF 79

Ca(OH)2 12

CaCO3 27

CaSO405H2O 68

CaSO4 17

SiO2 15

Soma total 1000

Tabela 6 - Composiccedilatildeo mineraloacutegica do aditivo por DRX

Fase Quantidade ( em massa)

CaO 905

MgO 03

Ca(OH)2 52

CaCO3 15

CaMg(CO3)2 26

Soma total 1000

332 Agregados

A absorccedilatildeo de aacutegua e a massa especiacutefica dos agregados miuacutedo e grauacutedo estatildeo apresentados na

Tabela 7 A caracterizaccedilatildeo dos agregados forneceu resultados que contribuem com a seleccedilatildeo de

materiais adequados para a produccedilatildeo de tubos de concreto e auxilia a reproduccedilatildeo da pesquisa

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 24

Tabela 7 - Anaacutelise de agregados

Item Agregado miuacutedo Agregado grauacutedo B0 Agregado grauacutedo B1

Absorccedilatildeo de aacutegua () 295 084 036

Massa especiacutefica (gcm3) 278 281 289

34 Conclusotildees do capiacutetulo

Neste capiacutetulo foram analisados os materiais empregados no estudo para a realizaccedilatildeo da

campanha experimental Os materiais analisados satildeo o cimento o aditivo de oacutexido de caacutelcio

supercalcinado e os agregados Para tal foram realizados os ensaios de massa especiacutefica distribuiccedilatildeo

do tamanho de partiacutecula e difraccedilatildeo de raios-X

A partir dos resultados de massa especiacutefica nota-se que o aditivo de oacutexido de caacutelcio

supercalcinado estaacute conforme os paracircmetros da ABNT NBR 11768-1 [17] e estudos anteriores [6]

Observa-se a partir das curvas de distribuiccedilatildeo do tamanho de partiacutecula que o cimento CP V ARI RS

apresenta distribuiccedilatildeo de tamanho de partiacutecula mais fina que o aditivo de oacutexido de caacutelcio

supercalcinado

Conforme a anaacutelise obtida do ensaio de difraccedilatildeo de raios-X observa-se que o aditivo

composto por oacutexido de caacutelcio supercalcinado estaacute de acordo com os paracircmetros da ABNT NBR

11768-1 [17] para aditivos compensadores de retraccedilatildeo tipo G Conforme o ensaio as fases

encontradas no cimento CP V ARI RS estatildeo conforme a bibliografia [2354]

A partir da anaacutelise dos agregados obteve-se resultados de absorccedilatildeo de aacutegua e massa especiacutefica

com o objetivo de fornecer paracircmetros para a seleccedilatildeo de agregados utilizados na produccedilatildeo de tubos

de concreto e facilitar a reproduccedilatildeo da pesquisa

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 25

4 Anaacutelise da influecircncia do aditivo na cineacutetica e nos mecanismos de hidrataccedilatildeo

No capiacutetulo em questatildeo eacute apresentado o procedimento experimental empregado para analisar

a influecircncia do aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado na cineacutetica e nos mecanismos de

hidrataccedilatildeo do CP V ARI RS Para tal satildeo analisados e discutidos os ensaios de calorimetria

isoteacutermica de DRX e de Microscopia Eletrocircnica de Varredura (MEV)

41 Materiais

Os materiais utilizados nessa parte da campanha experimental foram o cimento CP V ARI RS

o aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado e aacutegua deionizada conforme descrito no item

31

42 Dosagem e preparaccedilatildeo de pastas de cimento

As pastas foram produzidas com uma relaccedilatildeo aacuteguacimento (ac) fixa igual a 045 conforme

o usual para tubos de concreto Os teores de aditivo selecionados foram de 10 20 30 40 50 e 60

sobre a massa de cimento ( smc) conforme recomendaccedilatildeo do fabricante

Aleacutem disso para a relaccedilatildeo ac de 045 foi produzida uma pasta somente com o aditivo e aacutegua

bem como foi produzida uma pasta com o cimento e aacutegua consideradas como as amostras de

referecircncia para anaacutelise comparativa

Para a produccedilatildeo de cada amostra 200 g de pasta foram preparadas pela preacute-mistura de cimento

e aditivo seguido da adiccedilatildeo de aacutegua e homogeneizaccedilatildeo por 1 min usando um agitador IKA RW 20

acoplado a um eixo R1342 de 4 lacircminas a 1500 rpm

Apoacutes esse tempo o agitador foi desligado e as paredes internas do recipiente foram limpas

durante 30 s com uma espaacutetula Entatildeo a pasta foi homogeneizada novamente por 1 min a 1500 rpm

no agitador Concluiacutedo o processo de mistura a pasta foi destinada para o ensaio correspondente

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 26

43 Meacutetodos

431 Calorimetria isoteacutermica

Calorimetria isoteacutermica foi realizada a 23 ordmC durante 24 h com 87 g de pasta de cimento

utilizando um caloriacutemetro isoteacutermico TAMAir (TA Instruments) de 8 canais Esse ensaio foi

realizado para analisar a cineacutetica de hidrataccedilatildeo de pastas de cimento com diferentes teores de aditivo

As pastas analisadas foram a referecircncia (sem aditivo) e as pastas contendo 10 20 30 40

50 e 60 de aditivo sobre a massa de cimento Aleacutem disso foi feita uma pasta apenas contendo

aditivo e aacutegua na relaccedilatildeo 10 045 em massa para anaacutelise comparativa

432 DRX

A DRX foi utilizada para determinar a composiccedilatildeo das pastas de cimento com 24 h de

hidrataccedilatildeo utilizando o procedimento descrito no item 321 Foram utilizadas as pastas de cimento

produzidas com 3 e 5 de aditivo bem como a pasta de referecircncia sem aditivo A hidrataccedilatildeo das

pastas foi paralisada 24 h apoacutes sua preparaccedilatildeo pelo meacutetodo da troca de solvente [55] Esse meacutetodo

foi empregado porque natildeo afeta a estabilidade e a cristalinidade de aluminatos hidratados [55]

O procedimento de troca de solvente consiste em 6 passos primeiramente a pasta foi imersa

em isopropanol (razatildeo solventepasta igual a 10) por 1 h a -4 ordmC Em segundo lugar o solvente foi

substituiacutedo por um novo volume de isopropanol (razatildeo solventepasta igual a 10) e a pasta foi mantida

imersa por 1 h a -4 ordmC Em terceiro lugar o solvente foi substituiacutedo por um novo volume de

isopropanol (razatildeo solventepasta igual a 50) e a imersatildeo ocorreu por 24 h a -4 ordmC

Apoacutes essa etapa o isopropanol foi substituiacutedo por eacuteter dietiacutelico (razatildeo solventepasta igual a

25) e a pasta foi mantida imersa por 24 h a -4 ordmC Em seguida o solvente foi removido e a amostra

foi seca por 30 min a 40 ordmC Finalmente a pasta foi moiacuteda em moinho de aacutegata ateacute atingir tamanho

maacuteximo de partiacutecula igual a 63 microm

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 27

433 MEV

Microscopia Eletrocircnica de Varredura foi realizada para analisar a microestrutura das pastas

de cimento com aditivos na idade de 24 h Foram ensaiadas as mesmas amostras utilizadas para DRX

em idade especiacutefica Os ensaios foram executados em um microscoacutepio modelo Quanta FEG 650 na

voltagem de 20 kV A superfiacutecie analisada foi a de fratura recobertas com carbono A morfologia

dos hidratos precipitados foi avaliada por feixe de eleacutetrons secundaacuterios e sua composiccedilatildeo quiacutemica foi

avaliada por espectroscopia de raios-X por dispersatildeo de energia (EDS)

44 Resultados e discussatildeo

441 Calorimetria isoteacutermica

As curvas de fluxo de calor estatildeo apresentadas na Figura 10 e na Figura 11 Os pontos

caracteriacutesticos das curvas de fluxo de calor foram determinados seguindo o procedimento de Salvador

et al [56] e estatildeo na Tabela 8 As conclusotildees derivadas dessa anaacutelise estatildeo apresentadas

subsequentemente

Figura 10 - Curvas de fluxo de calor de pastas de 0 a 1 h para amostras de pastas cimentiacutecias e a pasta com 100

aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 28

Figura 11 - Curvas de fluxo de calor de pastas de 0 a 24 h para amostras de pastas cimentiacutecias e a pasta 100 aditivo

Tabela 8 - Anaacutelise das curvas de fluxo calor obtidas para amostras de pastas cimentiacutecias e a pasta com 100 aditivo de

oacutexido de caacutelcio supercalcinado

Pasta teor de

aditivo ( smc)

Periacuteodo de

induccedilatildeo (h)

Taxa de reaccedilatildeo

do pico principal

(mWgh)

Fluxo de calor

maacuteximo (mWg)

Energia liberada

no pico principal

(Jg)

Energia

liberada ateacute

24 h (Jg)

00 1396 105 574 3844 3170

10 1238 124 624 4024 3456

20 1257 113 616 4074 3437

30 1069 125 655 4202 3630

40 1115 121 643 4276 3594

50 983 131 699 4396 3833

60 974 129 705 4482 3872

Na Figura 10 observa-se que a reaccedilatildeo do aditivo com aacutegua gera um intenso pico de liberaccedilatildeo

de calor A hidrataccedilatildeo do oacutexido de caacutelcio gerando hidroacutexido de caacutelcio eacute potencialmente exoteacutermica

Essa reaccedilatildeo eacute raacutepida e termina aproximadamente 1 h apoacutes a mistura do aditivo com aacutegua Na Figura

11 eacute possiacutevel verificar que natildeo ocorrem reaccedilotildees quiacutemicas nessa pasta ateacute 24 h

A partir da anaacutelise das curvas de pastas de cimento com diferentes teores de aditivo na Figura

11 observa-se que a inclusatildeo do aditivo na pasta acelera a cineacutetica de reaccedilotildees de hidrataccedilatildeo Quanto

maior o teor de aditivo adicionado menor eacute o tempo de induccedilatildeo maior a velocidade de reaccedilatildeo maior

a intensidade do pico principal de hidrataccedilatildeo e maior a energia liberada pelos processos de hidrataccedilatildeo

Tal fato eacute devido agrave promoccedilatildeo da formaccedilatildeo e da precipitaccedilatildeo de C-S-H na matriz [6]

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 29

Tais fatos ocorrem porque a inclusatildeo de aditivos contendo caacutelcio e a adiccedilatildeo de hidroacutexido de

caacutelcio em sistemas cimentiacutecios contribuem para aumentar a concentraccedilatildeo do iacuteon Ca2+ em soluccedilatildeo

fazendo com que o meio liacutequido atinja a supersaturaccedilatildeo mais rapidamente [7]

Como o final do periacuteodo de induccedilatildeo e o iniacutecio do processo de aceleraccedilatildeo dependem da

supersaturaccedilatildeo da soluccedilatildeo com Ca2+ a inclusatildeo de aditivo acelera os processos de hidrataccedilatildeo [23]

Com isso eacute possiacutevel concluir que o aditivo acelera o endurecimento da pasta e pode conferir aumento

de resistecircncia mecacircnica da matriz cimentiacutecia Tais resultados estatildeo coerentes com os encontrados na

literatura [67]

Ainda a partir da anaacutelise da Figura 11 foram selecionadas as dosagens de aditivo de 30 e 50

sobre a massa de cimento que foram utilizadas nas etapas seguintes da campanha experimental

Esses teores receberam destaque pois satildeo valores intermediaacuterios que apresentaram resultados de taxa

de reaccedilatildeo do pico principal maiores em relaccedilatildeo aos demais teores adjacentes

442 DRX

A Tabela 9 apresenta a composiccedilatildeo mineraloacutegica obtidas a partir da anaacutelise de DRX para

pastas de cimento com 24 h de hidrataccedilatildeo As amostras analisadas foram sem aditivo e com 3 e 5

de aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado

Tabela 9 - Composiccedilatildeo mineraloacutegica de pastas de cimento obtidas por DRX para amostras de pastas cimentiacutecias sem

aditivo e pasta com 3 e 5 de aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado

Amostra 24 h Sem aditivo 3 de aditivo 5 de aditivo

Fase Quantidade ( em massa)

C3S 313 269 258

C2S 60 55 54

C3A 47 49 49

C4AF 31 36 36

CaCO3 59 58 58

Etringita 138 136 136

Ca(OH)2 151 183 178

Fases amorfas 199 213 231

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 30

A partir da anaacutelise de DRX nota-se que as amostras com aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio

supercalcinado possuem maior presenccedila de portlandita O emprego de 3 e 5 de aditivo aumentou

o teor de portlandita em relaccedilatildeo agrave pasta sem aditivo respectivamente de 212 e 179 Desse modo

observa-se que os resultados da anaacutelise de DRX estatildeo conforme observado na bibliografia pois a

reaccedilatildeo de hidrataccedilatildeo do aditivo eacute capaz de gerar portlandita [6]

Ao analisar os resultados do ensaio de DRX observa-se que as amostras com o aditivo

possuem maior teor de fases amorfas As amostras com 3 e 5 de aditivo apresentaram aumento

do teor de fases amorfas em relaccedilatildeo agrave pasta sem aditivo respectivamente de 70 e 161 Nota-se

que esse fato estaacute relacionado agrave presenccedila de C-S-H nas amostras e os resultados estatildeo conforme a

bibliografia pois a hidrataccedilatildeo do oacutexido de caacutelcio pode acelerar a precipitaccedilatildeo do gel de C-S-H em

matrizes cimentiacutecias [67]

443 MEV

As imagens obtidas por MEV das amostras sem o aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado

com 3 e 5 de aditivo satildeo mostradas na Figura 12b

A partir da comparaccedilatildeo entre a Figura 13a e Figura 13b nota-se que a amostra com 3 de

aditivo apresenta maior presenccedila de hidroacutexido de caacutelcio e gel de C-S-H Ainda em relaccedilatildeo agrave Figura

13a e Figura 13c observa-se maior presenccedila de gel de C-S-H na amostra com 5 de aditivo Desse

modo a partir da anaacutelise visual das Figuras nota-se que as pastas com aditivo de oacutexido de caacutelcio

supercalcinado podem apresentar maior presenccedila de gel de C-S-H como observado na literatura [14]

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 31

(a)

(b)

(c)

Figura 12 - Imagens obtidas por MEV de pastas cimentiacutecias para as amostras (a) sem aditivo (b) com 3 de aditivo e

(c) 5 de aditivo

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 32

(a)

(b)

(c)

Figura 13 - Imagens obtidas por MEV de pastas cimentiacutecias para as amostras (a) sem aditivo (b) com 3 de aditivo e

(c) 5 de aditivo

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 33

Dessa forma a anaacutelise dos resultados de MEV estaacute de acordo com o observado nos ensaios

anteriores principalmente em relaccedilatildeo agrave anaacutelise de calorimetria isoteacutermica na qual observou-se que os

aditivos baseados em oacutexido de caacutelcio satildeo capazes de gerar a aceleraccedilatildeo dos processos de hidrataccedilatildeo

e consequentemente a precipitaccedilatildeo de produtos de hidrataccedilatildeo como o gel de C-S-H [23] Aleacutem

disso essa anaacutelise estaacute conforme a bibliografia uma vez que a reaccedilatildeo de hidrataccedilatildeo do aditivo eacute capaz

de gerar hidroacutexido de caacutelcio [6]

45 Conclusotildees do capiacutetulo

Neste capiacutetulo foram analisadas amostras de pastas cimentiacutecias baseadas nos ensaios de

calorimetria isoteacutermica DRX e MEV O ensaio de calorimetria isoteacutermica analisou pastas cimentiacutecias

com o aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado nos teores de 10 20 30 40 50 e 60

sobre a massa de cimento Ainda o ensaio analisou uma amostra de pasta cimentiacutecia sem o aditivo e

uma pasta composta somente do aditivo

A partir dos resultados de calorimetria isoteacutermica observa-se que a reaccedilatildeo do aditivo com aacutegua

gera um intenso pico de liberaccedilatildeo de calor uma vez que a hidrataccedilatildeo do oacutexido de caacutelcio gerando

hidroacutexido de caacutelcio eacute potencialmente exoteacutermica Ainda observa-se que conforme ocorre o aumento

o teor do aditivo menor eacute o tempo de induccedilatildeo maior a velocidade de reaccedilatildeo maior a intensidade do

pico principal de hidrataccedilatildeo e maior a energia liberada pelos processos de hidrataccedilatildeo

As anaacutelises de DRX e MEV foram realizadas para as amostras de pastas sem aditivo e com

3 e 5 do aditivo Nota-se a partir da anaacutelise de DRX que o uso do aditivo aumentou o teor de

portlandita e de fases amorfas correspondentes ao teor de C-S-H conforme a bibliografia [67]

Observa-se na anaacutelise de MEV que o aditivo natildeo alterou de forma significativa a

microestrutura da pasta cimentiacutecia pois as amostras possuem deposiccedilatildeo de produto similares

Entretanto nota-se que a amostra com 3 de aditivo apresenta maior presenccedila de portlandita e gel

de C-S-H Aleacutem disso nota-se na amostra com 5 de aditivo maior presenccedila de gel de C-S-H

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 34

5 Caracterizaccedilatildeo da estabilidade dimensional de argamassas

Com o objetivo de caracterizar o aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado foi

realizado o ensaio de variaccedilatildeo dimensional Este ensaio eacute caracteriacutestico para aditivos compensadores

de retraccedilatildeo uma vez que permite determinar a influecircncia do aditivo na expansatildeo de matrizes

cimentiacutecias conforme determina a ABNT NBR 11768-1 [17]

51 Composiccedilatildeo e preparo de argamassas

A fim de permitir a moldagem dos corpos de prova para o ensaio de determinaccedilatildeo da variaccedilatildeo

dimensional a dosagem de concreto consistecircncia seca foi adaptada para uma argamassa de

consistecircncia plaacutestica Esta alteraccedilatildeo foi necessaacuteria pois os moldes do ensaio possuem pinos metaacutelicos

rosqueados em seu interior os quais natildeo podem sofrer os deslocamentos gerados durante o processo

de moldagem de concretos de consistecircncia seca

A adaptaccedilatildeo da dosagem de concreto para a argamassa foi realizada de forma experimental

mantendo-se fixa a quantidade de cimento e a relaccedilatildeo aacuteguacimento aplicada na dosagem do concreto

Por outro lado a quantidade de agregado miuacutedo foi reduzida em 234 e o agregado grauacutedo foi

retitado da dosagem com o objetivo de garantir uma argamassa de consistecircncia plaacutestica conforme

apresentado na Tabela 10 O aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado foi empregado nas dosagens

de 3 e 5 sobre a massa de cimento

Tabela 10 - Dosagem de materiais para produccedilatildeo de 1 m3 de argamassa

Material Tipo Dosagem (kgm3) Traccedilo unitaacuterio em massa

Cimento CP V ARI RS 3100 100

Agregado miuacutedo Areia artificial graniacutetica 86728 271

Aacutegua Potaacutevel 1457 047

As argamassas foram preparadas em argamassadeira orbital marca Perfecta Curitiba com

capacidade de 20 L com a preacute-mistura do cimento e do aditivo por 30 s a 136 rpm adiccedilatildeo e mistura

da aacutegua por 60 s a 281 rpm e adiccedilatildeo e mistura da areia por 90 s a 281 rpm

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 35

52 Meacutetodos

Imediatamente apoacutes a finalizaccedilatildeo da mistura corpos de prova prismaacuteticos 75 mm x 75 mm x

285 mm (largura x altura x comprimento) foram moldados segundo a norma ABNT NBR 16834 [57]

O processo de cura dos corpos de prova foi realizado conforme determinado por Nunes et al [15]

com o objetivo de simular a cura usual de tubos de concreto

Os autores propuseram a adaptaccedilatildeo da norma ASTM C 157 [19] que consiste na seguinte

metodologia imediatamente apoacutes a moldagem dos corpos de prova estes foram recobertos por papel

filme e colocados em cacircmara uacutemida depois de 1 dia os corpos de prova foram retirados da cacircmara

uacutemida e desformados

A primeira leitura da variaccedilatildeo dimensional foi realizada conforme o procedimento da norma

ABNT NBR 16834 [57] mantendo-se a posiccedilatildeo do corpo de prova de acordo com a indicaccedilatildeo de

seta como mostra a Tabela 14 Em seguida os corpos de prova foram mantidos na cacircmara seca ateacute a

leitura de 180 dias

Figura 14 - Aparato para determinaccedilatildeo para o ensaio de variaccedilatildeo dimensional A seta azul indica a posiccedilatildeo do corpo de

prova durante o ensaio

53 Resultados e discussatildeo

Os resultados obtidos na anaacutelise de variaccedilatildeo dimensional estatildeo apresentados na Figura 15

Observa-se que houve uma reduccedilatildeo da retraccedilatildeo nas amostras com aditivos em relaccedilatildeo agrave amostra

referecircncia sem aditivo Assim argamassas produzidas com o aditivo apresentaram maior estabilidade

volumeacutetrica quando comparadas agraves argamassas referecircncia

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 36

Figura 15 - Resultados de variaccedilatildeo dimensional por idade de argamassas para amostras sem aditivo com 3 de aditivo

e 5 de aditivo

A amostra referecircncia apresentou variaccedilatildeo dimensional de -0089 A reduccedilatildeo de retraccedilatildeo aos

28 dias de idade de ensaio foi de 337 e 787 com o emprego de 3 e 5 de aditivo sobre a massa

de cimento com resultados de variaccedilatildeo dimensional respectivamente de -0086 e -0082

Desse modo para a amostra com 5 de aditivo a reduccedilatildeo de retraccedilatildeo aos 28 dias de idade eacute

maior que o miacutenimo de 5 determinado para caracterizar o aditivo compensador de retraccedilatildeo

conforme a ABNT NBR 11768-1 [17] para aditivos compensadores de retraccedilatildeo tipo G

Observa-se que a maior reduccedilatildeo do valor de variaccedilatildeo dimensional foi de 0008 para 7 dias

a partir da comparaccedilatildeo entre a argamassa referecircncia e a argamassa com 5 de aditivo A reduccedilatildeo de

variaccedilatildeo dimensional foi similar entre as leituras a partir de 7 dias

De acordo com o observado no item 42 a inclusatildeo do aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio

supercalcinado em matrizes cimentiacutecias aumenta a quantidade de portlandita disponiacutevel Os cristais

de portlandita exercem uma pressatildeo durante a sua formaccedilatildeo o que gera uma reaccedilatildeo expansiva Assim

o uso do aditivo compensa a retraccedilatildeo por secagem e a retraccedilatildeo autoacutegena da matriz cimentiacutecia

54 Conclusotildees do capiacutetulo

Neste capiacutetulo foi avaliada a variaccedilatildeo dimensional de amostras de argamassa sem aditivo e

com 3 e 5 de aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado Observa-se que nas amostras

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 37

com 3 e 5 de aditivo houve reduccedilatildeo de retraccedilatildeo aos 28 dias de idade respectivamente de 337 e

787 em relaccedilatildeo agrave amostra sem aditivo As amostras apresentaram comportamento similar ao longo

do ensaio realizado ateacute 180 dias

A amostra com 5 de aditivo apresentou reduccedilatildeo de retraccedilatildeo aos 28 dias em relaccedilatildeo agrave

amostra sem aditivo conforme determina a ABNT NBR 11768-1 [17] para aditivos compensadores

de retraccedilatildeo tipo G Desse modo nota-se que argamassas produzidas com o aditivo possuem maior

estabilidade volumeacutetrica

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 38

6 Produccedilatildeo de concreto em laboratoacuterio

Concretos foram produzidos em laboratoacuterio com o propoacutesito de avaliar a influecircncia do uso

do aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado nestas amostras Para tal foram realizados os ensaios de

resistecircncia agrave compressatildeo e absorccedilatildeo de aacutegua apoacutes imersatildeo e fervura e iacutendice de vazios As amostras

de concreto analisadas foram as contendo 3 e 5 de aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado

assim como a amostra sem aditivo

61 Composiccedilatildeo e preparo de concretos

A fim de analisar a aplicaccedilatildeo do aditivo compensador de retraccedilatildeo em tubos de concreto optou-

se por utilizar uma dosagem de concreto normalmente empregada para a fabricaccedilatildeo de tubos Esse

concreto caracteriza-se por uma consistecircncia seca pois os tubos satildeo moldados por vibro-compactaccedilatildeo

e os moldes satildeo removidos aproximadamente 5 min apoacutes sua moldagem

A dosagem de concreto utilizada estaacute descrita na Tabela 11 desenvolvida pela empresa

Fermix Tubos para fabricar tubos tipo PA-2 com reforccedilo de armadura metaacutelica Foram utilizados os

materiais descritos no capiacutetulo 3

Tabela 11 - Dosagem de materiais para produccedilatildeo de 1 m3 de concreto para fabricaccedilatildeo de tubos

Material Tipo Dosagem (kgm3) Traccedilo unitaacuterio em massa

Cimento CP V ARI RS 3100 100

Agregado miuacutedo Areia artificial graniacutetica 11315 365

Agregado grauacutedo Brita graniacutetica B0 2263 073

Agregado grauacutedo Brita graniacutetica B1 5301 171

Aacutegua Potaacutevel 1457 047

Observa-se que a dosagem de concreto em questatildeo possui relaccedilatildeo aacuteguacimento inferior agrave

050 conforme determina a ABNT NBR 8890 [9] para tubos destinados agrave redes de aacutegua pluvial Aleacutem

disso o traccedilo de concreto possui um teor de argamassa igual a 656 conforme meacutetodo do IPT

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 39

(1+teor de agregado miuacutedo por quilograma de cimento 1+ teor de agregado total por quilograma de

cimento) [3031]

O teor de argamassa utilizado eacute aproximadamente 20 superior ao teor em concretos

convencionais para garantir melhor acabamento superficial do tubo e o recobrimento adequado das

armaduras utilizadas para reforccedilo do elemento

Os concretos selecionados para anaacutelise foram o de referecircncia (sem aditivo) e contendo 3 e

5 de aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado sobre a massa de cimento Lotes de 25 L

foram produzidos em betoneira estacionaacuteria de 50 L eixo vertical e mistura forccedilada conforme

determina a ABNT NBR 12821 [58] O procedimento de mistura pode ser visto na Figura 16a

(a) (b) (c)

Figura 16 - Produccedilatildeo dos corpos de prova de concreto (a) mistura dos materiais na betoneira (b) preenchimento do

molde com 1 camada de concreto (c) aplicaccedilatildeo de energia com o soquete para compactaccedilatildeo do concreto

Imediatamente apoacutes a mistura do concreto foram moldados corpos de prova ciliacutendricos na

dimensatildeo de 100 mm de diacircmetro por 200 mm de altura A moldagem dos corpos de prova foi

realizada com o auxiacutelio de soquete metaacutelico dotado de guia para aplicaccedilatildeo de energia conforme

descreve a ABNT NBR 7182 [59]

O processo de moldagem dos corpos de prova estaacute apresentado nas Figura 16b e Figura 16c

Os corpos de prova foram desmoldados 24 h apoacutes a moldagem cobertos com lona plaacutestica e mantidos

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 40

no laboratoacuterio em condiccedilotildees de temperatura e umidade respectivamente de 23plusmn1 ordmC e 58plusmn2 de ateacute

a data de realizaccedilatildeo dos ensaios

62 Meacutetodos de ensaio para avaliaccedilatildeo de concretos

621 Resistecircncia agrave compressatildeo

O ensaio de resistecircncia agrave compressatildeo tem o intuito de verificar a influecircncia do uso do aditivo

na resistecircncia mecacircnica de concretos O ensaio foi realizado com 3 corpos de prova ciliacutendricos de

100 mm de diacircmetro e 200 mm de altura retificados nas idades de 1 3 e 28 dias Foi utilizada uma

prensa universal TONI PACT 3000 de 100 tf A velocidade de aplicaccedilatildeo de pressatildeo foi igual a 045

MPas seguindo as recomendaccedilotildees da ABNT NBR 5739 [60]

622 Absorccedilatildeo apoacutes imersatildeo e fervura e iacutendice de vazios

O ensaio tem o intuito de verificar a influecircncia do aditivo na porosidade acessiacutevel agrave aacutegua da

matriz Este foi realizado com 3 corpos de prova ciliacutendricos de 100 mm de diacircmetro e 200 mm de

altura para a idade de 28 dias seguindo a ABNT NBR 9778 [61]

Os corpos de prova foram imersos em aacutegua por 3 dias e sua massa saturada foi determinada

Entatildeo foram secos a 60 oC por 3 dias e sua massa seca foi medida A absorccedilatildeo de aacutegua foi calculada

pela diferenccedila entre a massa saturada e seca em valores porcentuais em relaccedilatildeo agrave massa seca

63 Resultados e discussatildeo

631 Resistecircncia agrave compressatildeo

A Tabela 12 resume os resultados meacutedios de resistecircncia agrave compressatildeo dos concretos com o

desvio padratildeo e anaacutelise de variacircncia ldquoAnovardquo de cada medida Observa-se clara influecircncia do aditivo

compensador de retraccedilatildeo no aumento de resistecircncia mecacircnica do concreto em relaccedilatildeo agrave referecircncia

A amostra com 5 de aditivo apresentou maior resistecircncia agrave compressatildeo em todas as idades

analisadas

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 41

A partir da anaacutelise da Tabela 12 em relaccedilatildeo agrave Anova com uma confiabilidade de 95 obteve-

se o valor de ldquoprdquo inferior a 005 (5) para as amostras nas idades de ensaio de 1 3 e 28 dias Assim

observa-se que a diferenccedila entre as amostras referecircncia com 30 de aditivo e com 50 de aditivo

satildeo estatisticamente significativas para as trecircs idades de ensaio analisadas

Tabela 12 - Resultados meacutedios de resistecircncia agrave compressatildeo nas diferentes idades

Amostra fcm1 (MPa) fcm3 (MPa) fcm28 (MPa)

Sem aditivo 119 plusmn 056 149 plusmn 015 181 plusmn 078

30 de aditivo 130 plusmn 040 187 plusmn 051 197 plusmn 064

50 de aditivo 140 plusmn 050 196 plusmn 035 209 plusmn 028

Anova 00057 00019 00306

p

Concretos produzidos com o aditivo apresentaram maiores resistecircncias agrave compressatildeo que o

concreto referecircncia em todas as idades analisadas Empregando 3 de aditivo a resistecircncia agrave

compressatildeo aumenta 92 255 e 88 nas idades de 1 3 e 28 dias respectivamente Concretos

produzidos com 5 do aditivo apresentaram valores de resistecircncia a compressatildeo 177 315 e 157

superiores ao concreto referecircncia nas idades de 1 3 e 28 dias respectivamente

Conforme observado nos resultados de calorimetria isoteacutermica o aditivo compensador de

retraccedilatildeo contribui para acelerar a cineacutetica de hidrataccedilatildeo do cimento o que eacute capaz de aumentar o

preenchimento dos poros da matriz cimentiacutecia Assim essa aceleraccedilatildeo contribui para aumentar a

velocidade de formaccedilatildeo e precipitaccedilatildeo de C-S-H na matriz Com isso o emprego do aditivo promove

aumento na resistecircncia agrave compressatildeo do concreto

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 42

632 Absorccedilatildeo apoacutes imersatildeo e fervura e iacutendice de vazios

Os resultados obtidos de absorccedilatildeo de aacutegua e iacutendice de vazios por imersatildeo e fervura para

concretos na idade de 28 dias estatildeo apresentados na Figura 17 com o desvio padratildeo de cada resultado

Concretos produzidos com 3 de aditivo apresentaram valores de absorccedilatildeo de aacutegua e iacutendice de vazios

51 e 67 inferiores em relaccedilatildeo agrave amostra sem aditivo Empregando 5 do aditivo a absorccedilatildeo de

aacutegua e iacutendice de vazios diminuiacuteram 80 e 90 respectivamente

Figura 17 - Resultados meacutedios de absorccedilatildeo de aacutegua e iacutendice de vazios por imersatildeo e fervura obtidos de amostras sem

aditivo com 3 de aditivo e 5 de aditivo

Os resultados do ensaio de absorccedilatildeo de aacutegua e iacutendice de vazios por imersatildeo e fervura estatildeo

de acordo com o observado nos resultados de calorimetria isoteacutermica e resistecircncias agrave compressatildeo

pois o uso do aditivo promove o preenchimento dos poros de elementos cimentiacutecios

64 Conclusotildees do capiacutetulo

Neste capiacutetulo foram analisadas amostras de concreto produzidas em laboratoacuterio para os

ensaios de resistecircncia agrave compressatildeo e absorccedilatildeo de aacutegua apoacutes imersatildeo e fervura e iacutendice de vazios As

amostras de concreto analisadas foram as contendo 3 e 5 de aditivo de oacutexido de caacutelcio

supercalcinado comparadas em relaccedilatildeo agrave amostra sem aditivo

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 43

Concretos produzidos com 3 de aditivo apresentaram ganho de resistecircncia agrave compressatildeo de

92 255 e 88 nas idades de 1 3 e 28 dias respectivamente A amostra com 5 de aditivo

apresentou aumento de valores de resistecircncia agrave compressatildeo de 177 315 e 157 nas idades de 1 3

e 28 dias respectivamente em relaccedilatildeo agrave amostra sem aditivo

A anaacutelise ldquoAnovardquo foi aplicada entre as amostras e comprovou a significacircncia dos resultados

para as trecircs idades de ensaio analisadas

Os resultados obtidos a partir do ensaio de absorccedilatildeo de aacutegua e iacutendice de vazios por imersatildeo e

fervura apresentam valores menores para as amostras com o aditivo em relaccedilatildeo agrave amostra sem

aditivo Entretanto os resultados obtidos natildeo possuem diferenccedila significativa entre as amostras

analisadas o que prejudica a anaacutelise da influecircncia do aditivo nas propriedades fiacutesicas do concreto

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 44

7 Produccedilatildeo de tubos de concreto

Neste capiacutetulo eacute apresentado o processo de produccedilatildeo de tubos de concreto com o objetivo de

analisar a influecircncia do aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado nas propriedades fiacutesicas e

mecacircnicas desses elementos Os resultados do estudo compreendem tubos utilizados em redes de

aacutegua pluviais e esgoto sanitaacuterio Para tal satildeo analisados e discutidos os ensaios de compressatildeo

diametral e absorccedilatildeo de aacutegua por imersatildeo e fervura

71 Composiccedilatildeo de tubos de concreto

Os materiais aplicados nessa parte da campanha experimental estatildeo descritos na Tabela 2 e

no item 31 A dosagem utilizada para a produccedilatildeo de tubos de concreto foi fornecida pela empresa

Fermix Tubos para fabricar tubos tipo PA-2 com reforccedilo de armadura metaacutelica conforme descrito na

Tabela 11 e no item 61 Optou-se pela produccedilatildeo dessa categoria de tubos pois satildeo amplamente

utilizados no Brasil

Para a produccedilatildeo de tubos de concreto foram usadas as dosagens de amostras sem aditivo e

com 3 e 5 de aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado Assim foram produzidas trecircs

misturas diferentes conforme a amostra com trecircs tubos de concreto para cada amostra

72 Descriccedilatildeo dos tubos

Os tubos de concreto produzidos nesse estudo tinham diacircmetro nominal de 1000 mm como

ilustra a Figura 18 O diacircmetro nominal de 1000 mm foi selecionado com o objetivo de facilitar o

processo de produccedilatildeo uma vez que a faacutebrica manteacutem o conjunto de peccedilas e de armaduras disponiacuteveis

para este diacircmetro devido sua ampla utilizaccedilatildeo O volume estimado de cada tubo de concreto eacute de

05292 m3

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 45

Figura 18 - Principais dimensotildees (em mm) de tubos de concreto PA2 produzidos

Estudos com tubos de concreto com diacircmetro nominal de 1000 mm satildeo encontrados na

bibliografia [3] Os tubos satildeo classificados como PA2 a partir da classe de resistecircncia destinados

para atender o transporte de aacuteguas pluviais conforme a norma ABNT NBR 8890 [9] O reforccedilo

estrutural com armadura foi idecircntico para todos os tubos produzidos conforme o modelo padratildeo da

faacutebrica para tubos PA2 A composiccedilatildeo deste reforccedilo foi determinada conforme a ABNT NBR 8890

[9]

Aleacutem disso para manter o padratildeo de produccedilatildeo os tubos foram moldados a partir do

procedimento de produccedilatildeo da faacutebrica Dessa forma os materiais foram provenientes da mesma fonte

os tubos foram moldados no mesmo dia de forma subsequente e a partir dos mesmos equipamentos

e matildeo de obra Os materiais e dosagens empregados satildeo conforme o descrito no item 61

73 Processo de produccedilatildeo de tubos de concreto

Em primeiro lugar o accedilo foi cortado e a armadura foi previamente montada na Fermix Tubos

por uma equipe especializada Posteriormente a armadura foi fixada no interior do molde do tubo de

concreto com o auxiacutelio de um anel como mostra a Figura 19a Em seguida o conjunto (molde e

armadura) foi transportado para o interior da maacutequina de vibro-compressatildeo com o auxiacutelio do sistema

de pontes rolantes como apresenta a Figura 19b

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 46

(a) (b)

Figura 19 - Montagem do conjunto molde e armadura para fabricaccedilatildeo de tubos de concreto (a) fixaccedilatildeo da armadura no

molde (b) transporte do conjunto para a maacutequina de vibro-compressatildeo

Apoacutes o posicionamento correto do molde foi iniciada a produccedilatildeo de concreto Para tal foi

utilizada a maacutequina disponiacutevel na faacutebrica do modelo VRF e marca Menegotti A primeira etapa do

processo automaacutetico de produccedilatildeo do concreto consiste no lanccedilamento do cimento no misturador

como mostra a Figura 20

Figura 20 - Lanccedilamento do cimento no misturador para a produccedilatildeo do concreto para tubos

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 47

A segunda etapa do processo consiste no lanccedilamento de agregados no misturador a partir da

esteira como apresenta a Figura 21a O processo de mistura dos materiais foi de 150 s para a

produccedilatildeo de 1 m3 de concreto Previamente o aditivo compensador de retraccedilatildeo foi pesado

manualmente a partir de balanccedila eletrocircnica portaacutetil e foi colocado no misturador por um operador

no iniacutecio da mistura como mostra a Figura 21b

(a) (b)

Figura 21 - Processo de produccedilatildeo do concreto para tubos (a) transporte de agregados na esteira (b) lanccedilamento direto

do aditivo no misturador

Em seguida o concreto foi lanccedilado diretamente no equipamento de vibro-compressatildeo a partir

de esteiras automaacuteticas como apresenta a Figura 22a Por fim o procedimento de compactaccedilatildeo da

ponta do tubo de concreto apoacutes o preenchimento total do molde foi realizado a partir de anel

giratoacuterio Apoacutes a compactaccedilatildeo do concreto o conjunto (tubo de concreto no interior do molde) foi

imediatamente transportado para o piso para a retirada do molde com o auxiacutelio do sistema de pontes

rolantes como mostram as Figura 22b e Figura 22c

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 48

(a) (b) (c)

Figura 22 - Processo de moldagem do tubo de concreto (a) lanccedilamento do concreto no molde metaacutelico (b) e (c)

retirada do molde do tubo

Observou-se que durante o processo de produccedilatildeo dos tubos com 3 de aditivo a consistecircncia

do concreto desses tubos foi similar em relaccedilatildeo aos tubos sem aditivo Por outro lado observou-se

que o processo de produccedilatildeo dos tubos com 5 de aditivo apresentou um concreto mais consistente

durante a moldagem em relaccedilatildeo ao tubo de referecircncia

Dessa forma foi possiacutevel a moldagem de todos os tubos sem a adiccedilatildeo de aacutegua em relaccedilatildeo agrave

dosagem prevista O uso da mesma dosagem para todos os tubos permite comparar de forma efetiva

o efeito do aditivo nas amostras em questatildeo

Apoacutes a retirada dos moldes os tubos receberam acabamento final realizado por um operador

com o uso de desempenadeira e broxa plaacutesticas como mostra a Figura 23a Assim o tubo de concreto

foi coberto com lona plaacutestica por dois dias para evitar a perda de aacutegua como mostra a Figura 23b

Os tubos foram mantidos em local coberto e expostos ao ar ateacute a realizaccedilatildeo dos ensaios

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 49

(a) (b)

Figura 23 - Produccedilatildeo de tubos de concreto (a) acabamento final com auxiacutelio de desempenadeira e (b) cobertura do tubo

com lona plaacutestica apoacutes o acabamento

74 Meacutetodos

741 Compressatildeo diametral

A anaacutelise de compressatildeo diametral permite determinar a influecircncia do aditivo nas

propriedades mecacircnicas dos tubos de concreto de acordo com a ABNT NBR 8890 [9] O ensaio de

compressatildeo diametral foi realizado na Fermix Tubos a partir do meacutetodo de trecircs cutelos com a maacutequina

da marca Kratus e com ceacutelula de carga de 60 ton A velocidade de aplicaccedilatildeo de carga durante o ensaio

foi igual a 20 kNmin como recomenda a ABNT NBR 8890 [9]

Neste meacutetodo de ensaio o tubo de concreto foi apoiado em dois cutelos de madeira inferiores

separados em 20 cm e um cutelo de madeira superior centralizado acoplado ao equipamento

articulado O deslocamento vertical foi medido no ensaio conforme o deslocamento do pistatildeo como

mostra a Figura 24a e Figura 24b

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 50

(a) (b)

Figura 24 - Ensaio de compressatildeo diametral para tubo de concreto (a) tubo posicionado na maacutequina de ensaio com

painel de controle e (b) destaque para o apoio de trecircs cutelos

742 Absorccedilatildeo apoacutes imersatildeo e fervura e iacutendice de vazios

A influecircncia do aditivo nos tubos de concreto foi determinada conforme a ABNT NBR 9778

[61] Para tal foram extraiacutedos 3 testemunhos de cada conjunto de tubos de concreto em torno de 1

kg cada como determina a ABNT NBR 8890 [9] Os corpos de prova foram analisados em relaccedilatildeo agrave

absorccedilatildeo de aacutegua e iacutendice de vazios apoacutes saturaccedilatildeo e fervura conforme descrito no item 622

75 Resultados

751 Compressatildeo diametral

A Figura 25a apresenta os resultados de compressatildeo diametral individuais de trecircs tubos de

concreto para a amostra sem aditivo Observa-se que os trecircs tubos apresentaram comportamento

diferente ao longo de todo deslocamento principalmente os tubos ldquosem aditivo 2rdquo e ldquosem aditivo 3rdquo

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 51

(a)

(b)

(c)

Figura 25 - Resultados de compressatildeo diametral de trecircs tubos de concreto (a) amostra sem aditivo (b) amostra com 3

de aditivo e (c) amostra com 5 de aditivo

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 52

Aleacutem disso nota-se na Figura 25a que apoacutes a carga de pico os tubos apresentaram reduccedilatildeo

na capacidade de resistecircncia ateacute o deslocamento de 75 mm aproximadamente Esse fato ocorre

devido o posicionamento central da armadura metaacutelica em relaccedilatildeo agrave espessura do tubo sendo

necessaacuterio que ocorra um niacutevel de abertura inicial de fissura para solicitar a armadura [4]

A Figura 25b mostra os resultados de compressatildeo diametral individuais de trecircs tubos de

concreto para a amostra com 3 de aditivo Nota-se que apoacutes a carga de pico os tubos apresentaram

reduccedilatildeo na capacidade de resistecircncia ateacute o deslocamento de 100 mm aproximadamente Assim

observa-se que a amostra com 3 de aditivo apresentou carga de pico para um deslocamento maior

em relaccedilatildeo agrave amostra sem aditivo

A Figura 25c apresenta os resultados de compressatildeo diametral individuais de trecircs tubos de

concreto para a amostra com 5 de aditivo Observa-se que apoacutes a carga de pico os tubos

apresentaram reduccedilatildeo na capacidade de resistecircncia ateacute o deslocamento aproximadamente de 100

mm Assim nota-se que a amostra com 5 de aditivo apresentou carga de pico para um deslocamento

maior em relaccedilatildeo agrave amostra sem aditivo

A Figura 26 mostra as curvas tiacutepicas das amostras de tubo sem aditivo com 3 e 5 de

aditivo conforme o ensaio de compressatildeo diametral A curva tiacutepica selecionada para cada amostra

foi a respectiva curva que apresentou comportamento intermediaacuterio entre os trecircs tubos ensaiados por

amostra Nota-se que as amostras de tubos com 3 de aditivo e 5 de aditivo apresentaram valores

de carga maiores em relaccedilatildeo ao tubo de concreto sem aditivo

Figura 26 - Comparaccedilatildeo de resultados de compressatildeo diametral de trecircs tubos de concreto entre as amostras sem aditivo

com 3 de aditivo e 5 de aditivo

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 53

Na Figura 26 observa-se que na regiatildeo de deslocamento entre 50 e 100 mm a carga de pico

foi maior para as amostras com aditivo com 3 e 5 de aditivo Tal fato ocorre porque esta regiatildeo

do graacutefico refere-se ao comportamento do concreto poacutes-fissuraccedilatildeo que foi alterado entre as amostras

a partir do uso de aditivos baseados em oacutexido de caacutelcio supercalcinado [4]

A Tabela 13 apresenta os valores de cargas de fissura obtidos a partir do ensaio de compressatildeo

diametral para cada amostra Observa-se que os tubos de concretos com 3 e 5 de aditivo

apresentaram crescimento de valores maacuteximos de cargas de fissura respectivamente de 293 e 260

em relaccedilatildeo ao concreto sem aditivo Aleacutem disso os tubos de concreto com 3 e 5 de aditivo

apresentaram valores superiores de cargas de fissura em relaccedilatildeo ao valor miacutenimo de 60 kNm

estabelecido na ABNT NBR 8890 [9] para o tipo de tubo em questatildeo

Tabela 13 - Resultados de carga de fissura a partir do ensaio de compressatildeo diametral

Amostra de

tubo

Carga de fissura

(kNm)

Carga de fissura

maacutexima (kNm)

Valor meacutedio (kNm)

(Desvio Padratildeo)

Coeficiente de

variaccedilatildeo ()

Sem aditivo

513

593 551 (402) 729 547

593

3 aditivo

660

767 696 (615) 885 767

660

5 aditivo

681

747 702 (385) 548 747

680

A Tabela 14 mostra os valores de cargas de ruptura obtidos no ensaio de compressatildeo diametral

para cada amostra Nota-se que os concretos com 3 e 5 de aditivo apresentaram respectivamente

valores maacuteximos de cargas de ruptura maiores de 138 e 58 em relaccedilatildeo ao concreto sem aditivo

Ainda as trecircs amostras apresentaram apenas um resultado de cada tubo ensaiado que apresentou

carga de ruptura maior que o limite de 90 kNm estabelecido na ABNT NBR 8890 [9]

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 54

Tabela 14 - Resultados de carga de ruptura a partir do ensaio de compressatildeo diametral

Amostra de

tubo

Carga de ruptura

(kNm)

Carga de ruptura

maacutexima (kNm)

Valor meacutedio (kNm)

(Desvio Padratildeo)

Coeficiente de

variaccedilatildeo ()

Sem aditivo

807

920 858 (575) 671 847

920

3 aditivo

887

1047 916 (1193) 1303 1047

813

5 aditivo

873

973 891 (749) 841 973

827

Conforme a bibliografia [34] nota-se que o ensaio de compressatildeo diametral pode apresentar

coeficientes de variaccedilatildeo consideraacuteveis entre os corpos de prova da mesma amostra como observado

em estudos de tubos de concreto reforccedilados com armaduras e fibras metaacutelicas

Em siacutentese tubos de concreto com o aditivo apresentaram maiores resistecircncias agraves cargas de

fissura e de ruptura no ensaio de compressatildeo diametral em relaccedilatildeo aos tubos sem aditivo Tal fato eacute

observado principalmente nos resultados de carga de fissura e na respectiva regiatildeo do graacutefico pois

esses valores estatildeo relacionados ao desempenho do concreto sem influecircncia da armadura

Assim como observado nos concretos produzidos em laboratoacuterio o aditivo baseado em oacutexido

de caacutelcio supercalcinado gerou aumento de resistecircncia nos tubos de concreto Tal fato contribui para

preencher os poros da matriz cimentiacutecia e promove o aumento da velocidade de formaccedilatildeo e

precipitaccedilatildeo de C-S-H na matriz Com isso eacute possiacutevel concluir que o emprego do aditivo promove

aumento de resistecircncia do concreto

752 Absorccedilatildeo apoacutes imersatildeo e fervura e iacutendice de vazios

Os resultados obtidos a partir dos ensaios de absorccedilatildeo de aacutegua e iacutendice de vazios por imersatildeo

e fervura para corpos de provas preparados a partir de testemunhos extraiacutedos de tubos de concreto

estatildeo apresentados na Figura 27 Concretos produzidos com 3 de aditivo apresentaram valores

menores de absorccedilatildeo de aacutegua e iacutendice de vazios de 068 e 076 respectivamente em relaccedilatildeo agrave

amostra sem aditivo O emprego de 5 do aditivo em tubos resultou na diminuiccedilatildeo da absorccedilatildeo de

aacutegua e iacutendice de vazios de 818 e 718 respectivamente

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 55

Figura 27 - Resultados meacutedios de absorccedilatildeo de aacutegua e iacutendice de vazios por imersatildeo e fervura de amostras de tubos de

concreto sem aditivo com 3 de aditivo e 5 de aditivo

Nota-se que as amostras extraiacutedas dos tubos com aditivo apresentaram menor absorccedilatildeo de

aacutegua e iacutendice de vazios em relaccedilatildeo a amostra sem aditivo Tambeacutem a diminuiccedilatildeo da absorccedilatildeo de

aacutegua e iacutendice de vazios gerada pelo uso do aditivo foi observada nos concretos produzidos em

laboratoacuterio uma vez que a aplicaccedilatildeo do aditivo promove o preenchimento dos poros de matrizes

cimentiacutecios Assim os resultados do ensaio estatildeo conforme o observado nos resultados de

calorimetria isoteacutermica e os ensaios realizados nos concretos produzidos em laboratoacuterio

Todavia estes resultados natildeo apresentaram diferenccedila expressiva o que dificulta a anaacutelise da

influecircncia do aditivo nesta propriedade Todas as amostras estatildeo conforme o limite de absorccedilatildeo de

8 determinado pela ABNT NBR 8890 [9]

76 Conclusotildees do capiacutetulo

Neste capiacutetulo foram avaliados os tubos de concreto produzidos com a amostra sem aditivo

e as amostras com 3 e 5 de aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado O estudo analisou

trecircs resultados do ensaio de compressatildeo diametral por amostra A partir dessas amostras foram

extraiacutedos corpos de prova para realizar o ensaio de absorccedilatildeo apoacutes imersatildeo e fervura e iacutendice de vazios

Os resultados obtidos no ensaio de compressatildeo diametral apresentaram comportamento similar ao

longo de todo deslocamento para cada amostra

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 56

A partir dos resultados graacuteficos do ensaio de compressatildeo diametral observa-se que apoacutes a

carga de pico as amostras sem aditivo apresentaram reduccedilatildeo na capacidade de resistecircncia ateacute o

deslocamento aproximadamente de 75 mm Por outro lado as amostras com 3 e 5 de aditivo

apresentaram reduccedilatildeo na capacidade de resistecircncia ateacute o deslocamento aproximadamente de 100

mm Assim nota-se que as amostras com aditivo apresentaram carga de pico para um deslocamento

maior em relaccedilatildeo agrave amostra sem aditivo

Aleacutem disso nos resultados graacuteficos do ensaio nota-se na regiatildeo de deslocamento entre 50 e

100 mm que a carga de pico foi significativamente maior para as amostras com aditivo com 3 e 5

de aditivo em relaccedilatildeo agrave amostra referecircncia Esta regiatildeo do graacutefico refere-se ao comportamento de

poacutes-fissuraccedilatildeo do concreto o que mostra a influecircncia do aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio

supercalcinado no comportamento de tubos de concreto [4]

A partir dos valores obtidos no ensaio de compressatildeo diametral nota-se que as amostras com

3 e 5 de aditivo apresentaram valores maacuteximos de cargas de fissura maiores respectivamente em

relaccedilatildeo ao concreto sem aditivo de 293 e 260 Ademais as amostras com o aditivo possuem

valores superiores de cargas de fissura conforme determina a ABNT NBR 8890 [9] para tubos PA2

Em relaccedilatildeo aos resultados obtidos a partir dos ensaios de absorccedilatildeo de aacutegua e iacutendice de vazios por

imersatildeo e fervura nota-se que as amostras com aditivo apresentaram valores menores em relaccedilatildeo agrave

amostra sem aditivo Contudo os resultados obtidos no ensaio natildeo apresentaram diferenccedila relevante

entre as amostras o que impede a anaacutelise da influecircncia do aditivo nas propriedades fiacutesicas de tubos

de concreto

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 57

8 Procedimento de fabricaccedilatildeo cura e utilizaccedilatildeo de tubos de concreto com

oacutexido de caacutelcio supercalcinado

Para a produccedilatildeo de tubos de concreto eacute fundamental selecionar materiais adequados

conforme ensaios de laboratoacuterio para a caracterizaccedilatildeo dos materiais e normas teacutecnicas pertinentes

Dessa forma com o desenvolvimento da tecnologia dos materiais aleacutem da aplicaccedilatildeo de materiais

convencionais para a produccedilatildeo de concreto satildeo aplicados adiccedilotildees e aditivos

A norma ABNT NBR 11768-1 [17] determina a anaacutelise de requisitos gerais para aditivos

usuais no Brasil Desse modo a norma relaciona a propriedade do aditivo com os respectivos meacutetodos

de ensaio e requisitos Em relaccedilatildeo ao aditivo composto por oacutexido de caacutelcio supercalcinado eacute

pertinente analisar as propriedades de homogeneidade do material e a uniformidade de sua cor Ainda

os requisitos especiacuteficos para aditivos compensadores de retraccedilatildeo satildeo determinados na ABNT NBR

11768-1 [17] conforme a caracterizaccedilatildeo de aditivos com aspecto de poacute

Eacute fundamental compor a amostragem de aditivos em poacute Para aditivos comercializados em

recipientes como tambores e contecircineres eacute necessaacuterio destacar nestes as respectivas identificaccedilotildees e

informaccedilotildees do aditivo Por outro lado para aditivos comercializados a granel eacute fundamental a

transmissatildeo das identificaccedilotildees e informaccedilotildees no momento do despacho

Aleacutem disso a norma ABNT NBR 8890 [9] determina que aditivos para concreto de tubos

devem ser armazenados em locais apropriados Assim estes locais devem proteger os aditivos de

intempeacuteries umidade e calor e eacute necessaacuterio respeitar o prazo de validade desses materiais

Apoacutes a seleccedilatildeo dos materiais eacute necessaacuterio realizar a dosagem do concreto Para tal satildeo

determinadas as proporccedilotildees de materiais mais adequadas Neste estudo a dosagem de concreto

aplicada foi a usual da faacutebrica para produccedilatildeo de tubos PA2 Vale ressaltar que o aditivo eacute adicionado

ou seja natildeo eacute necessaacuteria a substituiccedilatildeo parcial sobre a massa de cimento ou agregado miuacutedo o que

facilita a dosagem de concreto

Propotildeem-se que o estudo de dosagem contemple a umidade oacutetima do concreto com o aditivo

Desse modo a partir da umidade oacutetima eacute possiacutevel obter a quantidade de aacutegua adequada para a

consistecircncia ideal do concreto o que permite melhor desempenho do tubo No estudo realizado a

quantidade de aacutegua foi a mesma para todas as amostras com o objetivo de comparar as amostras a

partir da uacutenica variaacutevel de uso do aditivo

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 58

Para a produccedilatildeo de tubos de concreto armado eacute necessaacuteria a montagem preacutevia do reforccedilo de

accedilo o que usualmente eacute produzido na proacutepria faacutebrica de tubos como mostra a Figura 28a Apoacutes a

produccedilatildeo do reforccedilo de accedilo eacute necessaacuterio posicionaacute-lo no interior do molde o que possibilita o

transporte do conjunto para o interior da maacutequina de vibraccedilatildeo conforme a Figura 28b Deve-se

posicionar a armadura para que o seu cobrimento miacutenimo no tubo seja respeitado

(a) (b)

Figura 28 - Etapas preacutevias para a produccedilatildeo de tubos de concreto (a) montagem do reforccedilo de accedilo (b) fixaccedilatildeo do

reforccedilo de accedilo no molde

No estudo em questatildeo foi realizada a produccedilatildeo de tubos de concreto PA2 com o aditivo

baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado Para tal o processo de produccedilatildeo do concreto foi realizado

a partir da mistura automaacutetica dos materiais no misturador conforme o padratildeo da faacutebrica Durante a

mistura do concreto o aditivo anteriormente pesado de forma manual foi colocado no misturador por

um operador como mostra a Figura 29

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 59

Figura 29 - Lanccedilamento manual do aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado no misturador para a produccedilatildeo de tubos de

concreto

Contudo para uma operaccedilatildeo em larga escala este meacutetodo de produccedilatildeo pode causar erros e

atrasar o processo de produccedilatildeo principalmente devido ao trabalho manual Dessa forma propotildee-se

que o aditivo seja armazenado e dosado de acordo com o procedimento usual do cimento aplicado na

fabricaccedilatildeo de tubos de concreto uma vez que ambos os materiais possuem aspecto de poacute

Eacute proposto na literatura que o cimento utilizado na produccedilatildeo de tubos de concreto deve ser

armazenado em silos metaacutelicos a granel o que facilita a dosagem por massa Ainda recomenda-se

realizar a dosagem gravitacional bem como posicionar o dosador gravitacional sobre o misturador

a fim de garantir a descarga integral dos materiais conforme a Figura 30 [29]

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 60

Figura 30 - Silo de cimento gravitacional posicionado sobre o misturador para a fabricaccedilatildeo de tubos de concreto

No caso da impossibilidade de utilizar o misturador por gravidade eacute recomendado aplicar

transportadores helicoidais Sobretudo para plantas nas quais o silo de cimento estaacute posicionado em

niacutevel diferente do misturador [29]

Em seguida a mistura do concreto este eacute lanccedilado diretamente no molde previamente acoplado

na maacutequina de vibraccedilatildeo O modo de lanccedilamento depende do layout especiacutefico da faacutebrica como eacute

funccedilatildeo do nuacutemero de moldes que recebem o concreto e tipo de misturador Este transporte entre a

unidade dosadora e o local do sistema produtivo pode ser realizado por vagonetas skip ou esteiras

transportadoras A partir da fabricaccedilatildeo de tubos de concreto com aditivo observou-se que o transporte

deste concreto ateacute o molde deve ser realizado conforme o procedimento usual da faacutebrica a partir do

uso de esteiras rolantes como mostra a Figura 31

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 61

Figura 31 - Transporte do concreto do misturador para o molde na maacutequina de vibro-compressatildeo a partir do uso de

esteiras rolantes

Posteriormente a moldagem do tubo estes devem ser retirados da maacutequina e posicionados na

aacuterea destinada para a cura na posiccedilatildeo vertical como determina a ABNT NBR 8890 [9] Apoacutes a cura

os tubos devem ser transportados para a aacuterea de estocagem Este processo natildeo difere para os tubos

produzidos com o aditivo

A cura por proteccedilatildeo superficial eacute a cura inicial usualmente aplicada para tubos de concreto

A partir da produccedilatildeo de tubos de concreto com o aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado

produzidos neste estudo observou-se que o procedimento convencional de cura pode ser aplicado

para tubos com aditivo conforme a Figura 32 Assim o procedimento convencional de acabamento

das superfiacutecies internas e externas pode ser aplicado para os tubos produzidos com aditivo

Figura 32 - Processo de cura de tubos de concreto com cobertura de lona plaacutestica apoacutes o acabamento

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 62

81 Conclusotildees do capiacutetulo

Neste capiacutetulo foi analisado o procedimento de fabricaccedilatildeo cura e utilizaccedilatildeo de tubos de

concreto com oacutexido de caacutelcio supercalcinado a partir de estudos e normas teacutecnicas pertinentes assim

como as observaccedilotildees realizadas durante a produccedilatildeo de tubos de concreto com o aditivo na faacutebrica

As normas ABNT NBR 11768-1 [17] e ABNT NBR 8890 [9] especificam diretrizes para a

anaacutelise amostragem e armazenamento de aditivos com aspecto de poacute Esses requisitos devem ser

aplicados para o uso do aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado para a produccedilatildeo de tubos de

concreto

A dosagem de concreto utilizada no estudo foi a usual da faacutebrica para produccedilatildeo de tubos PA2

para o concreto sem o aditivo Para amostras com 3 e 5 de aditivo de oacutexido de caacutelcio

supercalcinado a dosagem de concreto natildeo sofreu alteraccedilotildees da quantidade de aacutegua ou substituiccedilatildeo

parcial de outros materiais

Do mesmo modo o reforccedilo de accedilo foi o habitual da faacutebrica para produccedilatildeo de tubos PA2 para

as amostras sem aditivo e com o aditivo Com o conjunto do reforccedilo de accedilo posicionado no molde no

interior da maacutequina de vibraccedilatildeo foi possiacutevel iniciar a mistura do concreto A produccedilatildeo das amostras

com o aditivo difere em relaccedilatildeo a inclusatildeo do aditivo de maneira manual Para tal o aditivo foi pesado

em balanccedila e colocado no misturador por um operador

Incluir uma etapa manual no processo de produccedilatildeo de tubos pode ser inviaacutevel para uma

operaccedilatildeo em larga escala Assim propotildee-se que o aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado seja

armazenado e dosado conforme o procedimento atual da faacutebrica aplicado para o cimento Os demais

processos de produccedilatildeo dos tubos cura e armazenamentos natildeo apresentaram diferenccedilas para os tubos

com o aditivo

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 63

9 Conclusotildees

A massa especiacutefica do aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado estaacute de acordo com estudos

anteriores [6] e conforme os paracircmetros da ABNT NBR 11768-1 [17] O aditivo apresentou

composiccedilatildeo mineraloacutegica conforme as diretrizes da ABNT NBR 11768-1 [17]

A inclusatildeo do aditivo em pasta cimentiacutecia acelera a cineacutetica de reaccedilotildees de hidrataccedilatildeo do

cimento uma vez que o aditivo eacute capaz de gerar aumento da concentraccedilatildeo do iacuteon Ca2+ que acelera o

periacuteodo de induccedilatildeo

O aditivo natildeo alterou de forma expressiva a composiccedilatildeo mineraloacutegica de pastas cimentiacutecias

Contudo observou-se maior presenccedila de hidroacutexido de caacutelcio e C-S-H nas amostras com o aditivo A

amostra com 5 de aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado foi caracterizada conforme a

determinaccedilatildeo da ABNT NBR 11768-1 [17] para aditivos compensadores de retraccedilatildeo tipo G

Concretos produzidos em laboratoacuterio com o aditivo apresentaram aumento de resistecircncia agrave

compressatildeo conforme o observou-se o aumento da velocidade de formaccedilatildeo e precipitaccedilatildeo de C-S-H

na matriz Todavia a anaacutelise das propriedades fiacutesicas de concretos natildeo apresentaram diferenccedilas

expressivas

O uso do aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado influenciou as propriedades

mecacircnicas de tubos de concreto principalmente em relaccedilatildeo agrave poacutes-fissuraccedilatildeo As amostras de tubo

com o aditivo apresentaram incremento de resistecircncia sobretudo em relaccedilatildeo agrave carga de fissura A

anaacutelise fiacutesica de tubos apresentou resultados similares

As observaccedilotildees durante o processo de fabricaccedilatildeo de tubos de concreto com o aditivo de oacutexido

de caacutelcio supercalcinado mostraram que o uso do aditivo alterou a etapa de mistura do concreto Deste

modo com base na literatura propotildee-se a adequaccedilatildeo da faacutebrica para armazenar e dosar o aditivo em

poacute conforme a praacutetica usual da induacutestria para o cimento Esta adequaccedilatildeo eacute capaz de tornar o processo

eficiente em larga escala e com poucas alteraccedilotildees na planta e no processo da faacutebrica

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 64

91 Aplicabilidade da pesquisa e sugestotildees para pesquisas futuras

Os resultados obtidos nesse projeto de pesquisa natildeo podem ser extrapolados para toda e

qualquer aplicaccedilatildeo de aditivos baseados em oacutexido de caacutelcio supercalcinado e nem para qualquer

dosagem e reforccedilo de tubo de concreto Desse modo estudos direcionados devem ser realizados para

garantir a aplicaccedilatildeo dos resultados em situaccedilotildees especiacuteficas

Para a realizaccedilatildeo de estudos futuros que relacionam a aplicaccedilatildeo do aditivo baseado em oacutexido

de caacutelcio supercalcinado com concretos de consistecircncia seca os seguintes temas satildeo sugeridos

bull Comparaccedilatildeo desses resultados com os obtidos por meio da produccedilatildeo de tubos de concreto de

pequeno diacircmetro sem o reforccedilo de armadura

bull Produccedilatildeo de elementos de concreto com consistecircncia seca a fim de avaliar o efeito do aditivo

baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado na variaccedilatildeo dimensional como o procedimento da

norma ASTM C 1581 [62]

bull Comparaccedilatildeo da durabilidade de tubos de concreto produzidos com e sem o aditivo baseado em

oacutexido de caacutelcio supercalcinado

Comparaccedilatildeo desses resultados com os obtidos por meio da produccedilatildeo de tubos de concreto

com estudo em laboratoacuterio do teor oacutetimo de aacutegua para os concretos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 65

10 Publicaccedilotildees

O projeto em questatildeo resultou em uma publicaccedilatildeo de artigo em congresso nacional e um

depoacutesito de pedido de patente respectivamente conforme as referecircncias

OLIVEIRA C U POLIZEL M M SILVA C O QUARCIONI V A SALVADOR R

P Aplicaccedilatildeo de aditivos compensadores de retraccedilatildeo em concretos de consistecircncia seca 62deg

Congresso Brasileiro do Concreto Evento virtual IBRACON 2020

OLIVEIRA C U SILVA C O V A SALVADOR R P VANETTI R GIMENEZ A

B Produccedilatildeo de tubos de concreto com a adiccedilatildeo de aditivo compensador de retraccedilatildeo composto por

oacutexido de caacutelcio supercalcinado BR n 20 2020 019004 6 Depositantes SALVADOR R P

CHIMICA EDILE DO BRASIL LTDA e FERMIX INDUacuteSTRIA E COMEacuteRCIO LTDA Depoacutesito

23 set 2020

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 66

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[58] ASSOCIACcedilAtildeO BRASILEIRA DE NORMAS TEacuteCNICAS ABNT NBR 12821 Preparaccedilatildeo

de concreto em laboratoacuterio - Procedimento Rio de Janeiro ABNT 2009

[59] ASSOCIACcedilAtildeO BRASILEIRA DE NORMAS TEacuteCNICAS ABNT NBR 7182 Solo - Ensaio

de compactaccedilatildeo Rio de Janeiro ABNT 2016

[60] ASSOCIACcedilAtildeO BRASILEIRA DE NORMAS TEacuteCNICAS ABNT NBR 5739 Concreto -

Ensaio de compressatildeo de corpos de prova ciliacutendricos Rio de Janeiro ABNT 2018

[61] ASSOCIACcedilAtildeO BRASILEIRA DE NORMAS TEacuteCNICAS ABNT NBR 9778 Argamassa e

concreto endurecidos - Determinaccedilatildeo da absorccedilatildeo de aacutegua iacutendice de vazios e massa especiacutefica

Rio de Janeiro ABNT 2009

[62] AMERICAN SOCIETY FOR TESTING MATERIALS ASTM C1581C1581M - 09a

Standard test method for determining age at cracking and induced tensile stress characteristics

of mortar and concrete under restrained shrinkage Philadelphia 2009

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido

de caacutelcio supercalcinado

LISTA DE FIGURAS

Figura 1 - Esquema do programa experimental conduzido 4

Figura 2 - Fases de hidrataccedilatildeo do cimento Portland como visto em um calorimeacutetrico isoteacutermico 7

Figura 3 - Variaccedilotildees dimensionais de um concreto convencional e um concreto de retraccedilatildeo

compensada 11

Figura 4 - Comparaccedilatildeo de curvas de resistecircncia agrave compressatildeo ao longo do tempo de um concreto sem

aditivos (Referecircncia) concreto com aditivo de oacutexido de caacutelcio (CaO) e concreto com aditivos de

oacutexido de caacutelcio e redutor de retraccedilatildeo (CaO+SRA) 12

Figura 5 - Produccedilatildeo de tubos de concreto com equipamento de compressatildeo radial 15

Figura 6 - Semicorte longitudinal tiacutepico de tubos com encaixe (a) macho e fecircmea e (b) ponta e bolsa

16

Figura 7 - Meacutetodos de ensaio de tubos ensaios de (a) trecircs cutelos (b) dois cutelos (c) colchatildeo de

areia e (d) Minnesota 17

Figura 8 - Esquema do ensaio de compressatildeo diametral para tubo de encaixe ponta e bolsa visto que

L eacute o comprimento uacutetil do tubo 17

Figura 9 - Curvas de distribuiccedilatildeo do tamanho de partiacutecula do cimento CP V ARI RS e aditivo 22

Figura 10 - Curvas de fluxo de calor de pastas de 0 a 1 h para amostras de pastas cimentiacutecias e a pasta

com 100 aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado 27

Figura 11 - Curvas de fluxo de calor de pastas de 0 a 24 h para amostras de pastas cimentiacutecias e a

pasta 100 aditivo 28

Figura 12 - Imagens obtidas por MEV de pastas cimentiacutecias para as amostras (a) sem aditivo (b) com

3 de aditivo e (c) 5 de aditivo 31

Figura 13 - Imagens obtidas por MEV de pastas cimentiacutecias para as amostras (a) sem aditivo (b) com

3 de aditivo e (c) 5 de aditivo 32

Figura 14 - Aparato para determinaccedilatildeo para o ensaio de variaccedilatildeo dimensional A seta azul indica a

posiccedilatildeo do corpo de prova durante o ensaio 35

Figura 15 - Resultados de variaccedilatildeo dimensional por idade de argamassas para amostras sem aditivo

com 3 de aditivo e 5 de aditivo 36

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido

de caacutelcio supercalcinado

Figura 16 - Produccedilatildeo dos corpos de prova de concreto (a) mistura dos materiais na betoneira (b)

preenchimento do molde com 1 camada de concreto (c) aplicaccedilatildeo de energia com o soquete para

compactaccedilatildeo do concreto 39

Figura 17 - Resultados meacutedios de absorccedilatildeo de aacutegua e iacutendice de vazios por imersatildeo e fervura obtidos

de amostras sem aditivo com 3 de aditivo e 5 de aditivo 42

Figura 18 - Principais dimensotildees (em mm) de tubos de concreto PA2 produzidos 45

Figura 19 - Montagem do conjunto molde e armadura para fabricaccedilatildeo de tubos de concreto (a)

fixaccedilatildeo da armadura no molde (b) transporte do conjunto para a maacutequina de vibro-compressatildeo 46

Figura 20 - Lanccedilamento do cimento no misturador para a produccedilatildeo do concreto para tubos 46

Figura 21 - Processo de produccedilatildeo do concreto para tubos (a) transporte de agregados na esteira (b)

lanccedilamento direto do aditivo no misturador 47

Figura 22 - Processo de moldagem do tubo de concreto (a) lanccedilamento do concreto no molde

metaacutelico (b) e (c) retirada do molde do tubo 48

Figura 23 - Produccedilatildeo de tubos de concreto (a) acabamento final com auxiacutelio de desempenadeira e

(b) cobertura do tubo com lona plaacutestica apoacutes o acabamento 49

Figura 24 - Ensaio de compressatildeo diametral para tubo de concreto (a) tubo posicionado na maacutequina

de ensaio com painel de controle e (b) destaque para o apoio de trecircs cutelos 50

Figura 25 - Resultados de compressatildeo diametral de trecircs tubos de concreto (a) amostra sem aditivo

(b) amostra com 3 de aditivo e (c) amostra com 5 de aditivo 51

Figura 26 - Comparaccedilatildeo de resultados de compressatildeo diametral de trecircs tubos de concreto entre as

amostras sem aditivo com 3 de aditivo e 5 de aditivo 52

Figura 27 - Resultados meacutedios de absorccedilatildeo de aacutegua e iacutendice de vazios por imersatildeo e fervura de

amostras de tubos de concreto sem aditivo com 3 de aditivo e 5 de aditivo 55

Figura 28 - Etapas preacutevias para a produccedilatildeo de tubos de concreto (a) montagem do reforccedilo de accedilo

(b) fixaccedilatildeo do reforccedilo de accedilo no molde 58

Figura 29 - Lanccedilamento manual do aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado no misturador para a

produccedilatildeo de tubos de concreto 59

Figura 30 - Silo de cimento gravitacional posicionado sobre o misturador para a fabricaccedilatildeo de tubos

de concreto 60

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido

de caacutelcio supercalcinado

Figura 31 - Transporte do concreto do misturador para o molde na maacutequina de vibro-compressatildeo a

partir do uso de esteiras rolantes 61

Figura 32 - Processo de cura de tubos de concreto com cobertura de lona plaacutestica apoacutes o acabamento

61

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido

de caacutelcio supercalcinado

LISTA DE TABELAS

Tabela 1 - Niacuteveis de atendimento com aacutegua e esgotos dos municiacutepios com prestadores de serviccedilos

participantes do SNIS em 2018 conforme a macrorregiatildeo geograacutefica e Brasil 13

Tabela 2 - Materiais selecionados para a realizaccedilatildeo da campanha experimental 19

Tabela 3 - Modelos estruturais utilizados para o refinamento de Rietveld para o ensaio de DRX 20

Tabela 4 - Diacircmetros das partiacuteculas de cimento e aditivo obtidos por granulometria a laser 22

Tabela 5 - Composiccedilatildeo mineraloacutegica do cimento CP V ARI RS por DRX 23

Tabela 6 - Composiccedilatildeo mineraloacutegica do aditivo por DRX 23

Tabela 7 - Anaacutelise de agregados 24

Tabela 8 - Anaacutelise das curvas de fluxo calor obtidas para amostras de pastas cimentiacutecias e a pasta

com 100 aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado 28

Tabela 9 - Composiccedilatildeo mineraloacutegica de pastas de cimento obtidas por DRX para amostras de pastas

cimentiacutecias sem aditivo e pasta com 3 e 5 de aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado 29

Tabela 10 - Dosagem de materiais para produccedilatildeo de 1 m3 de argamassa 34

Tabela 11 - Dosagem de materiais para produccedilatildeo de 1 m3 de concreto para fabricaccedilatildeo de tubos 38

Tabela 12 - Resultados meacutedios de resistecircncia agrave compressatildeo nas diferentes idades 41

Tabela 13 - Resultados de carga de fissura a partir do ensaio de compressatildeo diametral 53

Tabela 14 - Resultados de carga de ruptura a partir do ensaio de compressatildeo diametral 54

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido

de caacutelcio supercalcinado

SUMAacuteRIO

1 Introduccedilatildeo 1

11 Justificativa 2

12 Objetivos 3

13 Programa experimental 4

14 Estrutura do trabalho 4

2 Revisatildeo bibliograacutefica 6

21 Concreto 6

211 Hidrataccedilatildeo do cimento 6

212 Variaccedilatildeo dimensional 8

213 Aditivos para concreto 9

22 Aditivos compensadores de retraccedilatildeo baseados em oacutexido de caacutelcio supercalcinado 9

221 Definiccedilatildeo 9

222 Composiccedilatildeo 10

223 Mecanismo de accedilatildeo e influecircncia na hidrataccedilatildeo do cimento 10

224 Influecircncia nas propriedades do concreto 11

23 Tubos de concreto 12

231 Definiccedilatildeo 12

232 Processo de produccedilatildeo 14

233 Caracterizaccedilatildeo e normatizaccedilatildeo 16

234 Limitaccedilotildees tecnoloacutegicas 18

3 Caracterizaccedilatildeo de materiais 19

31 Materiais 19

32 Meacutetodos de caracterizaccedilatildeo 19

321 Cimento e aditivo 19

322 Agregados 21

33 Resultados e discussatildeo 21

331 Cimento e aditivo 21

332 Agregados 23

34 Conclusotildees do capiacutetulo 24

4 Anaacutelise da influecircncia do aditivo na cineacutetica e nos mecanismos de hidrataccedilatildeo 25

41 Materiais 25

42 Dosagem e preparaccedilatildeo de pastas de cimento 25

43 Meacutetodos 26

431 Calorimetria isoteacutermica 26

432 DRX 26

433 MEV 27

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido

de caacutelcio supercalcinado

44 Resultados e discussatildeo 27

441 Calorimetria isoteacutermica 27

442 DRX 29

443 MEV 30

45 Conclusotildees do capiacutetulo 33

5 Caracterizaccedilatildeo da estabilidade dimensional de argamassas 34

51 Composiccedilatildeo e preparo de argamassas 34

52 Meacutetodos 35

53 Resultados e discussatildeo 35

54 Conclusotildees do capiacutetulo 36

6 Produccedilatildeo de concreto em laboratoacuterio 38

61 Composiccedilatildeo e preparo de concretos 38

62 Meacutetodos de ensaio para avaliaccedilatildeo de concretos 40

621 Resistecircncia agrave compressatildeo 40

622 Absorccedilatildeo apoacutes imersatildeo e fervura e iacutendice de vazios 40

63 Resultados e discussatildeo 40

631 Resistecircncia agrave compressatildeo 40

632 Absorccedilatildeo apoacutes imersatildeo e fervura e iacutendice de vazios 42

64 Conclusotildees do capiacutetulo 42

7 Produccedilatildeo de tubos de concreto 44

71 Composiccedilatildeo de tubos de concreto 44

72 Descriccedilatildeo dos tubos 44

73 Processo de produccedilatildeo de tubos de concreto 45

74 Meacutetodos 49

741 Compressatildeo diametral 49

742 Absorccedilatildeo apoacutes imersatildeo e fervura e iacutendice de vazios 50

75 Resultados 50

751 Compressatildeo diametral 50

752 Absorccedilatildeo apoacutes imersatildeo e fervura e iacutendice de vazios 54

76 Conclusotildees do capiacutetulo 55

8 Procedimento de fabricaccedilatildeo cura e utilizaccedilatildeo de tubos de concreto com oacutexido de caacutelcio

supercalcinado 57

81 Conclusotildees do capiacutetulo 62

9 Conclusotildees 63

91 Aplicabilidade da pesquisa e sugestotildees para pesquisas futuras 64

10 Publicaccedilotildees 65

11 Referecircncias 66

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 1

1 Introduccedilatildeo

Elementos produzidos com concreto de consistecircncia seca satildeo amplamente utilizados no Brasil

como tubos de concreto Estes tubos tecircm vantagens competitivas para o uso em redes de aacuteguas

pluviais e de esgoto sanitaacuterio e podem ser produzidos com diacircmetros que variam entre 200 e 2000

mm e com espessuras miacutenimas de parede entre 45 e 180 mm [1] Tais caracteriacutesticas satildeo fundamentais

para que os tubos atendam as cargas miacutenimas isentas de dano em ensaios de compressatildeo e garantam

a estanqueidade do sistema

Eacute fato que o paiacutes necessita de imediato realizar a ampliaccedilatildeo dos sistemas de saneamento

baacutesico O relatoacuterio do Ministeacuterio das Cidades [2] indica baixos iacutendices de atendimento de saneamento

baacutesico no paiacutes Agrave vista do exposto eacute necessaacuterio investir no desenvolvimento tecnoloacutegico do sistema

de saneamento baacutesico do Brasil Para isso diversos estudos foram publicados com o intuito de

melhorar o desempenho de tubos de concreto a partir da reduccedilatildeo de limitaccedilotildees tecnoloacutegicas [34]

O uso de aditivos contribui para melhorar as propriedades do concreto no estado fresco e no

estado endurecido e estaacute difundido mundialmente [5] Assim eacute usual a aplicaccedilatildeo de aditivos em

concretos para atribuir vantagens teacutecnicas e econocircmicas Em relaccedilatildeo aos concretos de consistecircncia

plaacutestica aditivos satildeo utilizados para diversas finalidades como melhorar a trabalhabilidade do

concreto reduzir o consumo de cimento e aumentar a resistecircncia mecacircnica

Aditivos compensadores de retraccedilatildeo baseados em oacutexido de caacutelcio satildeo amplamente aplicados

na fabricaccedilatildeo de pisos industriais agrave niacutevel nacional e internacional [6] O uso desses aditivos atribui

vantagens para os pisos de concreto em relaccedilatildeo agrave melhoria da esteacutetica menor irregularidade dos

pisos aumento da vida uacutetil maior resistecircncia mecacircnica produccedilatildeo de maiores aacutereas de pisos sem o

uso de juntas de dilataccedilatildeo assim como menor frequecircncia de reparos

Aditivos baseados em oacutexido de caacutelcio supercalcinado apresentam expansatildeo volumeacutetrica de

cerca de 100 quando se hidratam o que compensa a retraccedilatildeo por secagem e a retraccedilatildeo autoacutegena da

matriz cimentiacutecia diminuindo possiacuteveis riscos de fissuraccedilatildeo relativos a esses fenocircmenos [6] Aleacutem

disso as fases formadas pela sua hidrataccedilatildeo podem preencher os poros da matriz diminuindo sua

porosidade e promovendo ganhos de resistecircncia [7] Esses fatos evidenciam o potencial de uso desses

aditivos para matrizes cimentiacutecias de aplicaccedilotildees diversas

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 2

Dessa forma o uso do aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado pode ser uma

alternativa viaacutevel para o aumento do desempenho de concretos aplicados em tubos Por outro lado

como o aditivo aumenta o teor de finos do concreto a determinaccedilatildeo do teor de umidade oacutetimo para

produccedilatildeo de tubos pode aumentar seu desempenho quando o aditivo eacute empregado Com isso pode

ser possiacutevel viabilizar o emprego deste tipo de aditivo neste processo industrial

Neste contexto esta pesquisa tem o objetivo de avaliar o uso do aditivo de oacutexido de caacutelcio

supercalcinado de nome comercial DRY D1 para a produccedilatildeo de concretos de consistecircncia seca

utilizados em tubos de concreto Os resultados do estudo podem ser aplicados para tubos utilizados

em redes de aacutegua pluviais e esgoto sanitaacuterio O trabalho foi desenvolvido com uma parceria entre a

Universidade Satildeo Judas Tadeu a Associaccedilatildeo Brasileira de Cimento Portland e as empresas Chimica

Edile do Brasil e Fermix Tubos

11 Justificativa

Sistemas compostos por tubos de concreto satildeo amplamente utilizados no Brasil com

vantagens competitivas para a aplicaccedilatildeo em redes de aacuteguas pluviais e de esgoto sanitaacuterio Apesar da

relevacircncia destes sistemas o Brasil possui um deacuteficit de saneamento baacutesico sendo esse maior em

relaccedilatildeo aos outros setores de infraestrutura [8] Desse modo eacute necessaacuterio investir no desenvolvimento

tecnoloacutegico de tubos de concreto

Agrave vista do exposto julgou-se pertinente o interesse de pesquisar de modo ineacutedito a utilizaccedilatildeo

de um aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado em concretos para a produccedilatildeo de tubos

Uma vez que estes aditivos satildeo amplamente utilizados na induacutestria de pavimentos industriais de

concreto e apresentam bons resultados em relaccedilatildeo agraves propriedades fiacutesicas e mecacircnicas de matrizes

cimentiacutecias

O emprego deste aditivo devido agrave sua propriedade expansiva pode promover tensotildees de

origem quiacutemica na matriz o que pode melhorar as propriedades fiacutesicas e mecacircnicas de tubos de

concreto Deste modo o aditivo composto por oacutexido de caacutelcio supercalcinado pode contribuir para o

aumento da resistecircncia mecacircnica de tubos de concreto sobretudo dos elementos reforccedilados com

armadura produzindo elementos que atendam aos requisitos mecacircnicos exigidos pela norma ABNT

NBR 8890 [9]

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 3

Mediante o exposto os resultados obtidos a partir do estudo satildeo de extrema importacircncia uma

vez que podem fornecer dados necessaacuterios para especificar concretos com desempenho superior para

a produccedilatildeo de tubos no paiacutes

O objeto de estudo apresenta interesses acadecircmicos e praacuteticos Em relaccedilatildeo ao propoacutesito

acadecircmico o projeto busca contribuir com a literatura atual em relaccedilatildeo agrave interaccedilatildeo de aditivos

baseados em oacutexido de caacutelcio supercalcinado com matrizes cimentiacutecias Ainda o projeto pode

incentivar uma seacuterie de paracircmetros a partir de trabalhos futuros que relacionam estes aditivos com

concretos de consistecircncia seca sobretudo para tubos de concreto

Do ponto de vista praacutetico compreender a influecircncia dos aditivos baseados em oacutexido de caacutelcio

supercalcinado nas propriedades de tubos de concreto pode levar agrave maior estabilidade volumeacutetrica

estanqueidade e resistecircncia mecacircnica destes elementos Aleacutem disso o objeto de estudo pode fornecer

referecircncias relevantes para a induacutestria de aditivos e de elementos cimentiacutecios como faacutebricas de tubos

de concreto Mediante o exposto um desenvolvimento na tecnologia de materiais cimentiacutecios e

aditivos baseados em oacutexido de caacutelcio supercalcinado pode ser obtido

12 Objetivos

O objetivo geral do trabalho eacute avaliar o uso de aditivo compensador de retraccedilatildeo baseado em

oacutexido de caacutelcio supercalcinado na fabricaccedilatildeo de tubos de concretos Para cumprir o objetivo geral

foram definidos os 5 objetivos especiacuteficos descritos a seguir

I Avaliar a influecircncia do aditivo composto por oacutexido de caacutelcio na cineacutetica nos mecanismos de

hidrataccedilatildeo e na microestrutura de misturas cimentiacutecias

II Analisar como o aditivo influecircncia as propriedades fiacutesicas e mecacircnicas de concretos produzidos

em laboratoacuterio

III Analisar a estabilidade dimensional de argamassas produzidas com o aditivo

IV Caracterizar as propriedades fiacutesicas e mecacircnicas de tubos de concreto fabricados com aditivo

baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado

Elaborar um procedimento praacutetico para a utilizaccedilatildeo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado na

fabricaccedilatildeo de tubos de concreto

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 4

13 Programa experimental

As etapas do programa experimental conduzido estatildeo descritas conforme a Figura 1 A

primeira etapa do estudo focou na caracterizaccedilatildeo de materiais utilizados nesta pesquisa A segunda

etapa se concentrou na anaacutelise da influecircncia do aditivo composto por oacutexido de caacutelcio supercalcinado

na cineacutetica nos mecanismos de hidrataccedilatildeo e na microestrutura de misturas cimentiacutecias

Figura 1 - Esquema do programa experimental conduzido

A terceira etapa do estudo analisou a influecircncia do aditivo nas propriedades fiacutesicas e

mecacircnicas de concretos produzidos em laboratoacuterio A quarta etapa contemplou a anaacutelise da influecircncia

do aditivo nas propriedades fiacutesicas de argamassas produzidas em laboratoacuterio A quinta etapa consistiu

na anaacutelise da influecircncia do aditivo nas propriedades fiacutesicas e mecacircnicas de tubos de concreto

produzidos na induacutestria Por fim foi apresentado um procedimento para a fabricaccedilatildeo de tubos de

concreto contendo aditivos compostos por oacutexido de caacutelcio supercalcinado

14 Estrutura do trabalho

Esta dissertaccedilatildeo estaacute organizada em dez capiacutetulos com o propoacutesito de facilitar o entendimento

dos conceitos abordados Neste capiacutetulo foram apresentados de maneira sucinta o quadro atual da

aplicaccedilatildeo de aditivos baseados em oacutexido de caacutelcio supercalcinado e de tubos de concreto a

justificativa da pesquisa objetivos e estrutura do trabalho

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 5

No capiacutetulo 2 eacute apresentada a revisatildeo bibliograacutefica que abrange aditivos baseados em oacutexido

de caacutelcio supercalcinado e tubos de concreto Para tal satildeo expostos os aspectos relevantes dos temas

como o mecanismo de hidrataccedilatildeo do oacutexido de caacutelcio e o ensaio de compressatildeo diametral para tubos

No capiacutetulo 3 eacute apresentada a caracterizaccedilatildeo de materiais utilizados na pesquisa Este capiacutetulo

descreve os meacutetodos de ensaio e os respectivos resultados da anaacutelise de materiais

No capiacutetulo 4 eacute apresentada a influecircncia do aditivo composto por oacutexido de caacutelcio

supercalcinado na cineacutetica nos mecanismos de hidrataccedilatildeo e na microestrutura de misturas

cimentiacutecias Para tal satildeo apresentados os meacutetodos de ensaio e resultados baseado na comparaccedilatildeo

entre a pasta sem aditivo e pastas produzidas com aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado

No capiacutetulo 5 satildeo apresentadas as anaacutelises da influecircncia do aditivo nas propriedades fiacutesicas

de argamassas produzidas em laboratoacuterio Satildeo apresentados o meacutetodo de ensaio de variaccedilatildeo

dimensional e os respectivos resultados com foco na comparaccedilatildeo entre o desempenho da argamassa

sem aditivo e argamassas produzidas com aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado

No capiacutetulo 6 satildeo mostradas as anaacutelises da influecircncia do aditivo nas propriedades fiacutesicas e

mecacircnicas de concretos Para estes concretos produzidos em laboratoacuterio o foco foi a comparaccedilatildeo

entre o desempenho do concreto sem aditivo e concretos produzidos com aditivo baseado em oacutexido

de caacutelcio supercalcinado

No capiacutetulo 7 eacute exposta avaliaccedilatildeo da produccedilatildeo de tubos de concreto produzidos na faacutebrica da

empresa Fermix Tubos para avaliar a influecircncia do aditivo nas propriedades fiacutesicas e mecacircnicas

desses artefatos Nesse sentido satildeo comparados tubos de concreto sem aditivo e tubos de concreto

produzidos com aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado analisados a partir dos meacutetodos

de ensaios e resultados expostos

No capiacutetulo 8 eacute apresentado um procedimento de fabricaccedilatildeo cura e utilizaccedilatildeo de tubos de

concreto com oacutexido de caacutelcio supercalcinado Desse modo satildeo apresentados estudos e normas

teacutecnicas pertinentes ao tema bem como as observaccedilotildees constatadas durante a produccedilatildeo de tubos de

concreto com o aditivo na faacutebrica de tubos

No capiacutetulo 9 satildeo apresentadas de forma resumida as principais conclusotildees obtidas nos

capiacutetulos anteriores da dissertaccedilatildeo Aleacutem disso satildeo propostas recomendaccedilotildees para a realizaccedilatildeo de

estudos futuros pertinentes ao tema No capiacutetulo 10 satildeo apresentadas as produccedilotildees teacutecnicas e

cientiacuteficas decorrentes da pesquisa desenvolvida

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 6

2 Revisatildeo bibliograacutefica

Neste capiacutetulo eacute apresentada a revisatildeo bibliograacutefica dos temas abordados nesse projeto de

pesquisa Os temas gerais abordados satildeo concreto aditivos compensadores de retraccedilatildeo baseados em

oacutexido de caacutelcio supercalcinado e tubos de concreto

21 Concreto

O uso do concreto produzido com cimento Portland foi descoberto no fim do seacuteculo XIX e

difundido no seacuteculo XX tornando-se o material mais consumido na atualidade depois da aacutegua [10]

Desse modo eacute possiacutevel considerar o concreto uma das descobertas mais relevantes do

desenvolvimento da humanidade com impacto direto na qualidade de vida da sociedade [10]

Concretos podem ser produzidos basicamente a partir da mistura entre ligante aacutegua e agregados

[11]

Contudo a competividade do mercado da construccedilatildeo civil e o desenvolvimento da tecnologia

dos materiais gerou a produccedilatildeo de concretos com melhor desempenho [11] Dessa forma na

atualidade eacute comumente utilizado o concreto com aditivos fibras pigmentos agregados especiais e

adiccedilotildees minerais [10] Entre esses os aditivos recebem destaque pois atribuem benefiacutecios para as

propriedades do estado fresco e endurecido do concreto aleacutem de gerar vantagens econocircmicas [12]

211 Hidrataccedilatildeo do cimento

O cimento Portland eacute um ligante hidraacuteulico composto essencialmente pela mistura de

cliacutenquer Portland e de sulfato de caacutelcio que satildeo moiacutedos ateacute obter aspecto de poacute fino Nesta mistura

podem ser adicionados materiais complementares conforme determina a norma ABNT NBR 16697

[13] o que caracteriza os diferentes tipos de cimento Portland

O cimento possui propriedades adesivas e coesivas e promove a uniatildeo de fragmentos minerais

em uma unidade compactada Este material hidraacuteulico quando misturado com aacutegua se hidrata [12] O

processo de hidrataccedilatildeo do cimento eacute um fenocircmeno complexo que ocorre a partir de diversas reaccedilotildees

quiacutemicas [13] Tal processo eacute exoteacutermico no qual os silicatos e aluminatos em contato com aacutegua

formam produtos hidratados

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 7

Assim a hidrataccedilatildeo do cimento ocorre entre as principais fases do cliacutenquer (C3S C2S C3A e

C4AF) gipsita (CaSO42H2O) e aacutegua Essas fases do cimento a partir de uma suspensatildeo interagem

em meio aquoso e resultam em propriedades adesivas que se desenvolvem ateacute formar um soacutelido

riacutegido Os produtos hidratados apresentam baixa solubilidade em aacutegua e contribuem para o

desenvolvimento de resistecircncia mecacircnica da matriz [12]

Para o estudo do processo de hidrataccedilatildeo do cimento eacute usual analisar a taxa de liberaccedilatildeo de

calor em relaccedilatildeo ao tempo decorrido Conforme ilustra a Figura 2 na primeira regiatildeo ldquoArdquo observa-

se que o primeiro pico de calor superior em relaccedilatildeo aos demais corresponde a diversos processos

como neutralizaccedilatildeo de cargas superficias das partiacuteculas de cimento dissoluccedilatildeo dos silicatos e

aluminatos e formaccedilatildeo de algumas fases hidratadas como a etringita [14]

Figura 2 - Fases de hidrataccedilatildeo do cimento Portland como visto em um calorimeacutetrico isoteacutermico [14]

Posteriormente na regiatildeo ldquoBrdquo da Figura 2 observa-se o periacuteodo de induccedilatildeo com lentas

velocidades de dissoluccedilatildeo e precipitaccedilatildeo de fases Depois disso nota-se na regiatildeo ldquoCrdquo que a liberaccedilatildeo

de calor aumenta gradativamente no periacuteodo de aceleraccedilatildeo visto que ocorre a hidrataccedilatildeo da alita

resultando no gel C-S-H e na precipitaccedilatildeo da portlandita [12]

Nessa fase os produtos de hidrataccedilatildeo se interconectam promovendo o enrijecimento e o

endurecimento da matriz [12] Apoacutes o pico principal observa-se a formaccedilatildeo do monossulfoaluminato

a partir da reaccedilatildeo do C3A com a etringita Depois disso as velocidades de reaccedilatildeo do processo

diminuem como indicado na regiatildeo ldquoDrdquo e ldquoErdquo da Figura 2 [12]

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 8

212 Variaccedilatildeo dimensional

Concretos apresentam variaccedilatildeo de volume gerada por diversos fatores aleacutem de mudanccedilas

externas de temperatura como a movimentaccedilatildeo de aacutegua no seu interior [15] Entre as principais

causas da variaccedilatildeo dimensional as mais relevantes satildeo a retraccedilatildeo por secagem a retraccedilatildeo plaacutestica e

a retraccedilatildeo autoacutegena [12]

A retraccedilatildeo plaacutestica manifesta-se durante o estado plaacutestico do concreto mediante a perda de

aacutegua superficial da matriz cimentiacutecia Essa retraccedilatildeo depende de diversos fatores como a quantidade

de aacutegua perdida pela superfiacutecie rigidez da mistura exsudaccedilatildeo da matriz cimentiacutecia e a temperatura e

umidade relativa do ambiente [12]

A retraccedilatildeo por secagem ocorre a partir da perda de aacutegua da pasta de cimento uma vez que o

concreto estaacute em contato com o ambiente externo Neste processo a perda de aacutegua livre eacute

predominante que ocorre concomitantemente com a movimentaccedilatildeo da aacutegua adsorvida aacutegua capilar

e aacutegua quimicamente combinada da matriz cimentiacutecia Entre esses eventos a perda de aacutegua adsorvida

eacute responsaacutevel por parte significativa da retraccedilatildeo por secagem [15]

Aleacutem disso ocorrem variaccedilotildees de reduccedilatildeo de volume de matrizes cimentiacutecias apoacutes o iniacutecio

da hidrataccedilatildeo do cimento sem considerar variaccedilotildees externas de temperatura e umidade Essa retraccedilatildeo

ocorre a partir da transferecircncia de aacutegua do interior dos poros capilares para realizar a hidrataccedilatildeo do

cimento anidro uma vez que natildeo haacute um suprimento de aacutegua para aumentar a umidade desses poros

novamente [12]

Assim os capilares provocam altas tensotildees capazes de gerar a contraccedilatildeo do volume original

de matrizes cimentiacutecia Esse processo de reduccedilatildeo de volume eacute denominada retraccedilatildeo autoacutegena [16]

Esse fenocircmeno de retraccedilatildeo pode aumentar mediante fatores como altas temperaturas externas o uso

de cimentos finos consumo elevado de cimento e relaccedilotildees aacuteguacimento menores [12]

As tensotildees geradas no concreto pela retraccedilatildeo podem exceder a resistecircncia agrave traccedilatildeo desses

elementos o que pode resultar na formaccedilatildeo de fissuras Dessa forma a variaccedilatildeo dimensional pode

comprometer o desempenho e a durabilidade de estruturas de concreto [15]

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 9

213 Aditivos para concreto

No Brasil aditivos para concreto satildeo amplamente utilizados como aditivos dispersantes

aceleradores e retardadores de pega compensadores de retraccedilatildeo e incorporadores de ar A norma

ABNT NBR 11768-1 [17] define aditivo para concreto como um produto adicionado e misturado

nesta matriz usualmente em quantidade natildeo superior a 5 sobre a massa de cimento O objetivo do

uso de aditivos eacute alterar as propriedades de concretos no estado fresco e endurecido [17]

Dessa forma eacute essencial a definiccedilatildeo assertiva do tipo de aditivo e de sua dosagem a partir das

suas propriedades e compatibilidade com o cimento Aleacutem disso deve-se levar em consideraccedilatildeo

paracircmetros como a capacidade de retenccedilatildeo de aacutegua do aditivo desenvolvimento de resistecircncias

iniciais e finais capacidade de incorporaccedilatildeo de ar entre outras Devido ao uso frequente de cimento

Portland composto no paiacutes eacute fundamental compreender a sua interaccedilatildeo com aditivos especificamente

para cada aplicaccedilatildeo [17]

22 Aditivos compensadores de retraccedilatildeo baseados em oacutexido de caacutelcio supercalcinado

221 Definiccedilatildeo

Aditivos compensadores de retraccedilatildeo baseados em oacutexido de caacutelcio supercalcinado satildeo muito

utilizados na composiccedilatildeo de pavimentos industriais de concreto Esses materiais permitem melhor

desempenho do pavimento pois satildeo agentes que compensam a retraccedilatildeo do concreto [6]

Os aditivos baseados em oacutexido de caacutelcio supercalcinado podem ser empregados como

substituiccedilatildeo de cimentos expansivos Desta forma eacute possiacutevel melhorar propriedades do concreto no

estado endurecido sem alterar o tipo de cimento utilizado [6]

Atualmenteesses materiais satildeo classificados como aditivos compensadores de retraccedilatildeo tipo

G segundo a classificaccedilatildeo da norma ABNT NBR 11768-1 [17] No Brasil seu desempenho eacute

caracterizado de acordo com a anaacutelise da variaccedilatildeo dimensional de concretos conforme a norma

ABNT NBR 16834 [18]

Em relaccedilatildeo agraves normas internacionais que avaliam o desempenho desses aditivos a partir da

variaccedilatildeo dimensional linear recebe destaque a ASTM C 157 [19] Ainda a ASTM C 878 [20] eacute

utilizada para avaliar elementos cimentiacutecios com variaccedilatildeo dimensional linear restringida

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 10

222 Composiccedilatildeo

O aditivo eacute inorgacircnico composto por oacutexido de caacutelcio supercalcinado possui aspecto de poacute

com uma granulometria especiacutefica e controlada O composto eacute produzido a partir de um tratamento

teacutermico especiacutefico para o carbonato de caacutelcio [6] O estudo realizado por Shi et al (2002) caracteriza

a hidrataccedilatildeo do oacutexido de caacutelcio a partir do seu processo de manufatura [21]

Em vista disso observou-se que o aumento de temperatura de calcinaccedilatildeo reduz a velocidade

das reaccedilotildees de hidrataccedilatildeo do oacutexido de caacutelcio o que altera as propriedades microestruturais [21] O

aditivo apresenta expansatildeo volumeacutetrica de aproximadamente 100 quando se hidrata [7]

223 Mecanismo de accedilatildeo e influecircncia na hidrataccedilatildeo do cimento

As reaccedilotildees de hidrataccedilatildeo do oacutexido de caacutelcio (CaO) ocorrem conforme as equaccedilotildees 1 e 2 sendo

o hidroacutexido de caacutelcio (portlandita) o produto de hidrataccedilatildeo formado [22]

Destaca-se que a expansatildeo gerada como consequecircncia da adiccedilatildeo de oacutexido de caacutelcio em

concretos ocorre a partir da pressatildeo exercida pelos cristais de portlandita durante a sua formaccedilatildeo Esta

reaccedilatildeo eacute altamente exoteacutermica e expansiva visto que o produto formado apresenta aproximadamente

duas vezes o volume dos reagentes [6]

Assim observa-se que o uso de aditivos baseados em caacutelcio em matrizes cimentiacutecias contribui

para o aumento da difusatildeo de iacuteons Ca2+ e para a adiccedilatildeo de hidroacutexido de caacutelcio Dessa forma estes

aditivos contribuem para a aceleraccedilatildeo da supersaturaccedilatildeo de caacutelcio dissolvido no meio liacutequido uma

vez que ocorre a maior concentraccedilatildeo do iacuteon Ca2+ em soluccedilatildeo [7]

Agrave medida que o teacutermino do periacuteodo de induccedilatildeo e o iniacutecio do processo de aceleraccedilatildeo satildeo funccedilatildeo

da supersaturaccedilatildeo da soluccedilatildeo com Ca2+ a inclusatildeo de aditivos baseados em caacutelcio eacute capaz de gerar a

aceleraccedilatildeo dos processos de hidrataccedilatildeo [23] Em vista disso estes aditivos podem acelerar a

precipitaccedilatildeo de produtos de hidrataccedilatildeo como o gel de C-S-H [67]

CaO + H2O Ca2+ + 2OH- 1

Ca2+ + 2OH- Ca(OH)2 2

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 11

224 Influecircncia nas propriedades do concreto

Concretos de retraccedilatildeo compensada satildeo caracterizados por uma expansatildeo nas primeiras idades

a qual pode compensar a retraccedilatildeo e reduzir significativamente a variaccedilatildeo dimensional do concreto a

longo prazo [11]

O processo de expansatildeo eacute capaz de gerar tensotildees internas desenvolvidas no concreto entre 01

e 07 MPa Para tal satildeo utilizados cimentos expansivos ou aditivos [11]Tal processo eacute beneacutefico em

relaccedilatildeo ao desempenho dos elementos cimentiacutecios e portanto do ponto de vista econocircmico [611]

Os aditivos de oacutexido de caacutelcio supercalcinado geram expansatildeo controlada em matrizes

cimentiacutecias e como resultado esses aditivos atuam principalmente na retraccedilatildeo por secagem e na

retraccedilatildeo autoacutegena de matrizes cimentiacutecias [6] Na Figura 3 observa-se o comportamento de variaccedilatildeo

dimensional de concretos de retraccedilatildeo compensada e de concretos convencionais [11]

Figura 3 - Variaccedilotildees dimensionais de um concreto convencional e um concreto de retraccedilatildeo compensada [11]

Aleacutem disso a hidrataccedilatildeo do oacutexido de caacutelcio pode gerar produtos expansivos que resultam em

incremento de resistecircncia de elementos de cimentiacutecios uma vez que podem acelerar a precipitaccedilatildeo

do gel de C-S-H [67] A Figura 4 ilustra a comparaccedilatildeo entre um concreto sem aditivo e um concreto

com aditivo composto por oacutexido de caacutelcio (CaO) Observa-se que no concreto com o aditivo houve

incremento de resistecircncia agrave compressatildeo em relaccedilatildeo agrave amostra referecircncia [25]

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 12

Figura 4 - Comparaccedilatildeo de curvas de resistecircncia agrave compressatildeo ao longo do tempo de um concreto sem aditivos

(Referecircncia) concreto com aditivo de oacutexido de caacutelcio (CaO) e concreto com aditivos de oacutexido de caacutelcio e redutor de

retraccedilatildeo (CaO+SRA) [25]

Agrave vista do exposto a bibliografia que relaciona a interaccedilatildeo entre o cimento e oacutexido de caacutelcio

necessita de estudos complementares a niacutevel internacional Para tal eacute necessaacuterio analisar a sinergia

entre a mistura do cimento e oacutexido de caacutelcio bem como a influecircncia das fases de cada componente

[6]

23 Tubos de concreto

231 Definiccedilatildeo

Os condutores de fluidos possuem amplo histoacuterico como as obras hidraacuteulicas de aquedutos

atribuiacutedas aos romanos alguns dos quais estatildeo preservados ateacute a atualidade A evoluccedilatildeo dos serviccedilos

de saneamento baacutesico no Brasil possui uma ampla cronologia Entre os fatos eacute possiacutevel destacar a

cidade do Rio de Janeiro no periacuteodo do impeacuterio a qual recebeu um modelo de sistema de esgoto antes

do aplicado em grandes cidades como Nova Iorque [26]

A histoacuteria da necessidade de canalizaccedilotildees enterradas estaacute intrinsicamente relacionada agrave

induacutestria dos tubos de concreto [27] Tal induacutestria foi consolidada a niacutevel mundial no iniacutecio do seacuteculo

XIX e foi desenvolvida ateacute os dias atuais principalmente para a composiccedilatildeo de redes de esgoto

sanitaacuterio e aacuteguas pluviais [26]

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 13

A partir dos anos 1960 foram inseridos no mercado equipamentos de produccedilatildeo por vibro-

compactaccedilatildeo e compressatildeo radial geralmente produzidos na Europa Nos anos seguintes o processo

de produccedilatildeo de tubos apresentou alto grau de automatizaccedilatildeo das instalaccedilotildees industriais [27] Ainda

destaca-se a alta flexibilidade de produccedilatildeo processos desde a composiccedilatildeo da armadura ateacute a cura

integrados e automatizados bem como moldes com diversas dimensotildees [27]

Apesar do extenso histoacuterico desses sistemas no Brasil o paiacutes apresenta baixos iacutendices de

atendimento de saneamento baacutesico como indica o relatoacuterio do Ministeacuterio das Cidades [2] O baixo

atendimento da demanda de coleta e tratamento de esgoto ocorre principalmente nas regiotildees Norte

e Nordeste do Brasil como pode ser observado na Tabela 1 [2]

Tabela 1 - Niacuteveis de atendimento com aacutegua e esgotos dos municiacutepios com prestadores de serviccedilos participantes do

SNIS em 2018 conforme a macrorregiatildeo geograacutefica e Brasil [2]

Macrorregiatildeo

Iacutendice de atendimento com rede () Iacutendice de tratamento dos

esgotos gerados () Aacutegua Coleta de esgotos

Total Urbano Total Urbano Total

Norte 571 696 105 133 217

Nordeste 742 887 28 363 362

Sudeste 91 959 792 837 501

Sul 902 986 452 519 454

Centro-Oeste 89 96 529 582 539

Brasil 836 928 532 609 463

Aleacutem disso o aumento progressivo das aacutereas urbanas altera as dinacircmicas destes ambientes

Por exemplo observa-se o acreacutescimo de aacutereas impermeabilizadas em aacutereas urbanas o que impede a

absorccedilatildeo de parte das aacuteguas pluviais pelo solo e pode sobrecarregar os sistemas de drenagem Por

conseguinte satildeo necessaacuterios investimentos nos sistemas de drenagem de aacuteguas pluviais a fim de

prevenir inundaccedilotildees alagamentos e portanto danos para a sociedade [28]

O desenvolvimento dos sistemas de saneamento baacutesico urbano eacute fundamental para evitar

doenccedilas enchentes e outros impactos negativos para a sociedade Dessa forma eacute fundamental que

redes de esgoto e de aacuteguas pluviais apresentem uma maior qualidade e por conseguinte um melhor

funcionamento Para tal eacute necessaacuterio investir no apropriado dimensionamento estrutural e de

capacidade de vazatildeo dos sistemas de esgoto e aacuteguas pluviais Aleacutem disso eacute fundamental aprimorar o

controle tecnoloacutegico do concreto aplicado em tubos [28]

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 14

232 Processo de produccedilatildeo

Tubos de concreto satildeo produzidos a partir da escolha apropriada de materiais que satildeo

selecionados com base na caracterizaccedilatildeo de ensaios de laboratoacuterios As proporccedilotildees dos materiais satildeo

determinadas para o concreto atender as propriedades fiacutesicas e mecacircnicas para sua aplicaccedilatildeo adequada

[29] Os concretos aplicados em tubos satildeo de consistecircncia seca a fim de aumentar a produtividade

da fabricaccedilatildeo de tubos Desse modo ocorre a sustentaccedilatildeo do formato do tubo em poucos minutos

devido agrave coesatildeo do concreto o que permite a desforma raacutepida e possibilita a reutilizaccedilatildeo das formas

O processo de fabricaccedilatildeo de tubos consiste no adensamento eneacutergico do concreto para

diminuir a absorccedilatildeo de aacutegua e garantir a resistecircncia mecacircnica requerida [27] Este processo de

adensamento eacute necessaacuterio pois concretos de consistecircncia seca logo apoacutes o lanccedilamento no molde

apresentam bolhas de ar que ocupam em torno de 20 do volume [20] Assim a vibraccedilatildeo gera a

fluidificaccedilatildeo da argamassa da mistura seca a fim de reduzir o atrito interno acomodar os agregados

grauacutedos e reduzir o iacutendice de vazios [20]

Aleacutem disso o adensamento eneacutergico do concreto busca proporcionar o contato eficiente da

aacutegua com o cimento o que eacute essencial para as reaccedilotildees de hidrataccedilatildeo Este processo de adensamento

consiste nos sistemas de vibraccedilatildeo simples vibrocompressatildeo e centrifugaccedilatildeo radial O sistema de

vibraccedilatildeo simples eacute usual para tubos de concreto de pequenos diacircmetros e sem armadura [27]

Os equipamentos de compressatildeo radial satildeo compostos por prensas radiais que possuem um

molde exterior e um eixo rotatoacuterio hidraacuteulico Este eixo possui um sistema de roletes que realizam

um movimento de rotaccedilatildeo em alta velocidade sendo capaz de comprimir o concreto lanccedilado na

maacutequina contra o molde exterior Como resultado o tubo eacute produzido como ilustra a Figura 5 [27]

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 15

Figura 5 - Produccedilatildeo de tubos de concreto com equipamento de compressatildeo radial [27]

A norma ABNT NBR 8890 [9] determina o uso de qualquer tipo de cimento Portland na

produccedilatildeo dos tubos de concreto que natildeo satildeo utilizados em meios agressivos Nesse contexto eacute usual

a aplicaccedilatildeo do cimento CP V ARI RS na induacutestria de produccedilatildeo de tubos de concreto para aplicaccedilatildeo

em transporte de esgoto sanitaacuterio Este fato ocorre porque o concreto produzido com esse tipo de

cimento proporciona uma alta resistecircncia inicial o que permite uma desforma mais raacutepida dos tubos

e uma alta resistecircncia a sulfatos

Os tubos de concreto podem ser produzidos sem reforccedilo denominados tubos simples assim

como podem possuir reforccedilo estrutural composto por armadura ou fibras de accedilo A norma ABNT

NBR 8890 [9] classifica tubos simples de esgoto e de aacuteguas pluviais respectivamente como ES e

PS Da mesma forma a norma classifica tubos armados de esgoto e de aacuteguas pluviais

respectivamente como EA e PA Aleacutem disso a ABNT NBR 8890 [9] determina para os tubos o

encaixe macho e fecircmea assim como o encaixe ponta e bolsa como ilustra a Figura 6 Os tubos

aplicados em esgoto sanitaacuterio devem possuir junta elaacutestica e nos tubos aplicados em redes de aacuteguas

pluviais as juntas podem ser elaacutesticas ou riacutegidas

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 16

(a) (b)

Figura 6 - Semicorte longitudinal tiacutepico de tubos com encaixe (a) macho e fecircmea e (b) ponta e bolsa [9]

233 Caracterizaccedilatildeo e normatizaccedilatildeo

A capacidade de resistecircncia de tubos de concreto eacute determinada pelo ensaio de compressatildeo

diametral No Brasil este ensaio eacute regulamentado de acordo com a norma ABNT NBR 8890 [9] Para

tubos com reforccedilo convencional o ensaio de compressatildeo diametral permite determinar as cargas de

fissura e de ruptura a partir de um carregamento contiacutenuo e comparar esses resultados com os valores

miacutenimos da norma

Os resultados do ensaio de resistecircncia agrave compressatildeo diametral permitem verificar a classe de

resistecircncia do tubo conforme especificado em projeto para a aplicaccedilatildeo de tubos em redes de aacuteguas

pluviais ou redes de esgoto sanitaacuterio A carga miacutenima isenta de dano corresponde agrave carga de fissura

do tubo o que permite classificar o elemento conforme a ABNT NBR 8890 [9]

A carga miacutenima de ruptura eacute a forccedila maacutexima obtida no ensaio de compressatildeo diametral e eacute

equivalente ao estado-limite uacuteltimo de ruiacutena do tubo conforme a classificaccedilatildeo da ABNT NBR 8890

[9] As cargas miacutenimas de fissura e de ruptura de tubos satildeo calculadas a partir dos respectivos valores

de carga total dividida pelo comprimento uacutetil do tubo na unidade kNm

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 17

A avaliaccedilatildeo de compressatildeo diametral possui diversos meacutetodos de montagem do aparato de

ensaio Conforme Zaidler (1983 apud Figueiredo e Neto 2002) entre esses meacutetodos destacam-se

ensaio de trecircs cutelos ensaio de dois cutelos ensaio de colchatildeo de areia e ensaio de Minnesota como

ilustra Figura 7 [29]

(a) (b) (c) (d)

Figura 7 - Meacutetodos de ensaio de tubos ensaios de (a) trecircs cutelos (b) dois cutelos (c) colchatildeo de areia e (d) Minnesota

[29]

No Brasil o meacutetodo de ensaio mais aplicado eacute o de trecircs cutelos conforme recomenda a ABNT

NBR 8890 [9] Esse meacutetodo consiste no apoio do tubo em dois cutelos de madeira inferiores e no

carregamento a partir de um cutelo superior centralizado e articulado o qual pode conter cutelo de

madeira entre esse e o tubo para ajustes de altura A Figura 8 ilustra o aparato de ensaio de compressatildeo

diametral Apoacutes a ruptura dos tubos satildeo extraiacutedos testemunhos para determinar a absorccedilatildeo de aacutegua

do concreto

Figura 8 - Esquema do ensaio de compressatildeo diametral para tubo de encaixe ponta e bolsa visto que L eacute o comprimento

uacutetil do tubo [9]

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 18

234 Limitaccedilotildees tecnoloacutegicas

Tubos de concreto compotildeem redes de sistemas enterrados nos quais a ocorrecircncia de falhas

pode gerar danos seacuterios e onerosos A ABNT NBR 8890 [9] limita o valor de absorccedilatildeo de aacutegua dos

tubos de concreto uma vez que tubos porosos podem facilitar a contaminaccedilatildeo do liacutequido no interior

dos tubos bem como podem gerar a poluiccedilatildeo do meio externo

Em vista disso eacute necessaacuterio investir no desenvolvimento tecnoloacutegico de tubos de concreto

Para tal diversos estudos foram publicados com o intuito de melhorar o desempenho de tubos de

concreto a partir da reduccedilatildeo das limitaccedilotildees do concreto de consistecircncia seca como estabilidade

volumeacutetrica e capacidade de resistir agrave esforccedilos [34]

Nesse sentido nota-se que o uso de aditivos e adiccedilotildees pode gerar melhorias para o concreto

aplicado em tubos Entre os materiais com potencial de gerar melhor desempenho do concreto

aplicado em tubos recebem destaque os aditivos

Em concretos de consistecircncia seca os aditivos contribuem para melhorar algumas

propriedades como a hidrataccedilatildeo do cimento propriedades mecacircnicas preenchimento do molde e

aspecto final dos elementos Dessa forma eacute possiacutevel reduzir a porosidade aumentar a resistecircncia

mecacircnica e a produtividade da fabricaccedilatildeo a partir do uso de aditivos [8]

A melhoria de desempenho de um tubo de concreto poderaacute acarretar no amplo ganho de

qualidade no sistema final mediante o nuacutemero de repeticcedilotildees desses elementos Agrave vista disso nota-se

a relevacircncia de diminuir limitaccedilotildees de desempenho em relaccedilatildeo ao concreto aplicado em tubos

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 19

3 Caracterizaccedilatildeo de materiais

Neste capiacutetulo eacute apresentada a caracterizaccedilatildeo dos materiais empregados na produccedilatildeo de tubos

de concreto Os materiais analisados satildeo o cimento CP V ARI RS aditivo de oacutexido de caacutelcio

supercalcinado e agregados

31 Materiais

Os materiais selecionados para a campanha experimental estatildeo descritos na Tabela 2 O

aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado DRY D1 foi fornecido pela empresa Chimica Edile do

Brasil e os demais materiais foram providenciados pela empresa Fermix Tubos

Tabela 2 - Materiais selecionados para a realizaccedilatildeo da campanha experimental

Material Tipo Fornecedor

Cimento CP V ARI RS InterCement Ijaciacute

Agregado miuacutedo Areia artificial graniacutetica Embu - Mogi

Agregado grauacutedo Brita graniacutetica (B0 e B1) Pau Pedra

Aditivo compensador de retraccedilatildeo Oacutexido de caacutelcio supercalcinado (DRY D1) Chimica Edile do Brasil

Aacutegua Deionizada (para pastas e argamassas) e

potaacutevel (para concretos) USJT

O cimento e o DRY D1 foram armazenados em sacos plaacutesticos vedados e mantidos em local

reservado para evitar absorccedilatildeo de aacutegua e carbonataccedilatildeo [13] Os agregados foram previamente secos

em estufa na temperatura 105 ordmC ateacute a massa constante

32 Meacutetodos de caracterizaccedilatildeo

321 Cimento e aditivo

Massa especiacutefica

O cimento e o aditivo foram caracterizados pela determinaccedilatildeo de suas respectivas massas

especiacuteficas utilizando o frasco de Le Chatelier e querosene segundo a ABNT NBR 16605 [32]

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 20

Distribuiccedilatildeo do tamanho de partiacutecula

A distribuiccedilatildeo do tamanho de partiacutecula foi realizada por granulometria a laser em uma

suspensatildeo em etanol absoluto no equipamento Malvern Mastersizer V363 da Malvern Instruments

Difraccedilatildeo de raios-X

A composiccedilatildeo mineraloacutegica desses compostos foi determinada por difraccedilatildeo de raios-X

(DRX) O ensaio foi realizado em um difratocircmetro PANalytical XrsquoPert PRO MPD Alpha1 em

geometria de reflexatildeo Bragg-Brentano θ2θ equipado com um detector Pixel (comprimento ativo de

3347 ordm) e uma fenda divergente fixa de 05 o

Esse equipamento opera com radiaccedilatildeo CuKα1 filtrada por Ni (λ = 15418 Aring) na voltagem de

45 kV e corrente de 40 mA Os porta-amostras eram ciliacutendricos com diacircmetro de 16 mm e

profundidade de 25 mm Foram carregados por backloading e girados a 2 rps [33]

Os difratogramas foram obtidos de 4 o2θ a 80 o2θ com passo de 0013 o2θ e 100 spasso

Foram analisados quantitativamente pelo meacutetodo de Rietveld utilizando o programa XrsquoPert

HighScore Plus com os modelos estruturais apresentados na Tabela 3 O conteuacutedo de fases amorfas

foi determinado pelo meacutetodo do padratildeo externo [33] utilizando alumina em poacute (SRM 676a NIST)

como uma referecircncia padratildeo

Tabela 3 - Modelos estruturais utilizados para o refinamento de Rietveld para o ensaio de DRX

Fase Foacutermula Sistema cristalino Nuacutemero PDF Coacutedigo ICSD Referecircncia

Alita Ca3SiO5 Monocliacutenico 01-070-8632 94742 [34]

Belitam Ca2SiO4m Monocliacutenico 01-083-0460 79550 [35]

Belitao Ca2SiO4o Ortorrocircmbico 01-086-0399 81097 [36]

Aluminato de caacutelcio Ca3Al2O6c Cuacutebico 00-038-1429 1841 [37]

Aluminato de caacutelcio Ca3Al2O6o Ortorrocircmbico 00-032-0150 1880 [38]

Ferroaluminato de caacutelcio Ca2AlFeO5 Ortorrocircmbico 01-071-0667 9197 [39]

Gipsita CaSO42H2O Monocliacutenico 00-033-0311 151692 [40]

Sulfato de caacutelcio

hemidratado CaSO4middot05H2O Monoclinic 00-041-0224 380286 [41]

Anidrita CaSO4 Ortorrocircmbico 01-086-2270 40043 [42]

Calcita CaCO3 Romboeacutedrico 01-083-0577 79673 [43]

Dolomita CaMg(CO3)2 Trigonal 01-075-1761 31335 [44]

Oacutexido de caacutelcio CaO Cubic 00-043-1001 75785 [45]

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 21

Tabela 3 - Modelos estruturais utilizados para o refinamento de Rietveld para o ensaio de DRX (continuaccedilatildeo)

Fase Foacutermula Sistema cristalino Nuacutemero PDF Coacutedigo ICSD Referecircncia

Portlandita Ca(OH)2 Romboeacutedrico 01-072-0156 15741 [46]

Etringita Ca6Al2(SO4)3

(OH)1226H2O Hexagonal 00-041-1451 155395 [47]

Monosulfoaluminato

de caacutelcio

3CaOAl2O3

CaSO412H2O Romboeacutedrico - 24461 [48]

Hemicarboaluminato

de caacutelcio

Ca4Al2(OH)12

OH05CO34H2O Romboeacutedrico 00-041-0221 263124 [49]

Monocarboaluminato

de caacutelcio

Ca4Al2(OH)12

CO35H2O Tricliacutenico 01-087-0493 59327 [50]

Alumina (padratildeo) Al2O3 Romboeacutedrico 01-081-2267 73725 [51]

322 Agregados

Os agregados miuacutedo e grauacutedo foram caracterizados pela absorccedilatildeo de aacutegua respectivamente

conforme a ABNT NBR NM 30 [52] e ABNT NBR NM 53 [53] Aleacutem disso os agregados miuacutedo e

grauacutedo foram analisados pela determinaccedilatildeo da massa especiacutefica

33 Resultados e discussatildeo

331 Cimento e aditivo

Massa especiacutefica

A massa especiacutefica do cimento e do aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado foram 305 e

313 gcm3 respectivamente Os valores determinados estatildeo bastante proacuteximos de resultados

presentes na literatura [6] Dessa forma o valor da massa especiacutefica determinado para o aditivo se

enquadra no valor especificado pela norma ABNT NBR 11768-1 [17]

Distribuiccedilatildeo do tamanho de partiacutecula

As curvas de distribuiccedilatildeo do tamanho de partiacutecula determinadas por granulometria a laser do

cimento e do aditivo estatildeo apresentadas na Figura 9 A partir dessa anaacutelise foram obtidos os

resultados apresentados na Tabela 4 Observa-se que o cimento CP V ARI RS apresenta distribuiccedilatildeo

de tamanho de partiacutecula mais fina que o aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 22

Figura 9 - Curvas de distribuiccedilatildeo do tamanho de partiacutecula do cimento CP V ARI RS e aditivo

Tabela 4 - Diacircmetros das partiacuteculas de cimento e aditivo obtidos por granulometria a laser

Diacircmetro Cimento Aditivo

d10 (microm) 380 56

d50 (microm) 136 191

d90 (microm) 342 1080

Difraccedilatildeo de raios-X

As composiccedilotildees mineraloacutegicas do cimento e do aditivo estatildeo apresentadas na Tabela 5 e na

Tabela 6 respectivamente As fases encontradas no cimento CP V ARI RS estatildeo de acordo com a

literatura teacutecnica [2354] O aditivo apresentou quantidade de oacutexido de caacutelcio de 90 predominante

em relaccedilatildeo agrave outras composiccedilotildees como hidroacutexido de caacutelcio calcita e dolomita De acordo com esses

resultados o aditivo estaacute de acordo com o prescrito na norma ABNT NBR 11768-1 [17]

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 23

Tabela 5 - Composiccedilatildeo mineraloacutegica do cimento CP V ARI RS por DRX

Fase Quantidade ( em massa)

C3S 589

C2S 114

C3Ac 58

C3Ao 21

C4AF 79

Ca(OH)2 12

CaCO3 27

CaSO405H2O 68

CaSO4 17

SiO2 15

Soma total 1000

Tabela 6 - Composiccedilatildeo mineraloacutegica do aditivo por DRX

Fase Quantidade ( em massa)

CaO 905

MgO 03

Ca(OH)2 52

CaCO3 15

CaMg(CO3)2 26

Soma total 1000

332 Agregados

A absorccedilatildeo de aacutegua e a massa especiacutefica dos agregados miuacutedo e grauacutedo estatildeo apresentados na

Tabela 7 A caracterizaccedilatildeo dos agregados forneceu resultados que contribuem com a seleccedilatildeo de

materiais adequados para a produccedilatildeo de tubos de concreto e auxilia a reproduccedilatildeo da pesquisa

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 24

Tabela 7 - Anaacutelise de agregados

Item Agregado miuacutedo Agregado grauacutedo B0 Agregado grauacutedo B1

Absorccedilatildeo de aacutegua () 295 084 036

Massa especiacutefica (gcm3) 278 281 289

34 Conclusotildees do capiacutetulo

Neste capiacutetulo foram analisados os materiais empregados no estudo para a realizaccedilatildeo da

campanha experimental Os materiais analisados satildeo o cimento o aditivo de oacutexido de caacutelcio

supercalcinado e os agregados Para tal foram realizados os ensaios de massa especiacutefica distribuiccedilatildeo

do tamanho de partiacutecula e difraccedilatildeo de raios-X

A partir dos resultados de massa especiacutefica nota-se que o aditivo de oacutexido de caacutelcio

supercalcinado estaacute conforme os paracircmetros da ABNT NBR 11768-1 [17] e estudos anteriores [6]

Observa-se a partir das curvas de distribuiccedilatildeo do tamanho de partiacutecula que o cimento CP V ARI RS

apresenta distribuiccedilatildeo de tamanho de partiacutecula mais fina que o aditivo de oacutexido de caacutelcio

supercalcinado

Conforme a anaacutelise obtida do ensaio de difraccedilatildeo de raios-X observa-se que o aditivo

composto por oacutexido de caacutelcio supercalcinado estaacute de acordo com os paracircmetros da ABNT NBR

11768-1 [17] para aditivos compensadores de retraccedilatildeo tipo G Conforme o ensaio as fases

encontradas no cimento CP V ARI RS estatildeo conforme a bibliografia [2354]

A partir da anaacutelise dos agregados obteve-se resultados de absorccedilatildeo de aacutegua e massa especiacutefica

com o objetivo de fornecer paracircmetros para a seleccedilatildeo de agregados utilizados na produccedilatildeo de tubos

de concreto e facilitar a reproduccedilatildeo da pesquisa

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 25

4 Anaacutelise da influecircncia do aditivo na cineacutetica e nos mecanismos de hidrataccedilatildeo

No capiacutetulo em questatildeo eacute apresentado o procedimento experimental empregado para analisar

a influecircncia do aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado na cineacutetica e nos mecanismos de

hidrataccedilatildeo do CP V ARI RS Para tal satildeo analisados e discutidos os ensaios de calorimetria

isoteacutermica de DRX e de Microscopia Eletrocircnica de Varredura (MEV)

41 Materiais

Os materiais utilizados nessa parte da campanha experimental foram o cimento CP V ARI RS

o aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado e aacutegua deionizada conforme descrito no item

31

42 Dosagem e preparaccedilatildeo de pastas de cimento

As pastas foram produzidas com uma relaccedilatildeo aacuteguacimento (ac) fixa igual a 045 conforme

o usual para tubos de concreto Os teores de aditivo selecionados foram de 10 20 30 40 50 e 60

sobre a massa de cimento ( smc) conforme recomendaccedilatildeo do fabricante

Aleacutem disso para a relaccedilatildeo ac de 045 foi produzida uma pasta somente com o aditivo e aacutegua

bem como foi produzida uma pasta com o cimento e aacutegua consideradas como as amostras de

referecircncia para anaacutelise comparativa

Para a produccedilatildeo de cada amostra 200 g de pasta foram preparadas pela preacute-mistura de cimento

e aditivo seguido da adiccedilatildeo de aacutegua e homogeneizaccedilatildeo por 1 min usando um agitador IKA RW 20

acoplado a um eixo R1342 de 4 lacircminas a 1500 rpm

Apoacutes esse tempo o agitador foi desligado e as paredes internas do recipiente foram limpas

durante 30 s com uma espaacutetula Entatildeo a pasta foi homogeneizada novamente por 1 min a 1500 rpm

no agitador Concluiacutedo o processo de mistura a pasta foi destinada para o ensaio correspondente

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 26

43 Meacutetodos

431 Calorimetria isoteacutermica

Calorimetria isoteacutermica foi realizada a 23 ordmC durante 24 h com 87 g de pasta de cimento

utilizando um caloriacutemetro isoteacutermico TAMAir (TA Instruments) de 8 canais Esse ensaio foi

realizado para analisar a cineacutetica de hidrataccedilatildeo de pastas de cimento com diferentes teores de aditivo

As pastas analisadas foram a referecircncia (sem aditivo) e as pastas contendo 10 20 30 40

50 e 60 de aditivo sobre a massa de cimento Aleacutem disso foi feita uma pasta apenas contendo

aditivo e aacutegua na relaccedilatildeo 10 045 em massa para anaacutelise comparativa

432 DRX

A DRX foi utilizada para determinar a composiccedilatildeo das pastas de cimento com 24 h de

hidrataccedilatildeo utilizando o procedimento descrito no item 321 Foram utilizadas as pastas de cimento

produzidas com 3 e 5 de aditivo bem como a pasta de referecircncia sem aditivo A hidrataccedilatildeo das

pastas foi paralisada 24 h apoacutes sua preparaccedilatildeo pelo meacutetodo da troca de solvente [55] Esse meacutetodo

foi empregado porque natildeo afeta a estabilidade e a cristalinidade de aluminatos hidratados [55]

O procedimento de troca de solvente consiste em 6 passos primeiramente a pasta foi imersa

em isopropanol (razatildeo solventepasta igual a 10) por 1 h a -4 ordmC Em segundo lugar o solvente foi

substituiacutedo por um novo volume de isopropanol (razatildeo solventepasta igual a 10) e a pasta foi mantida

imersa por 1 h a -4 ordmC Em terceiro lugar o solvente foi substituiacutedo por um novo volume de

isopropanol (razatildeo solventepasta igual a 50) e a imersatildeo ocorreu por 24 h a -4 ordmC

Apoacutes essa etapa o isopropanol foi substituiacutedo por eacuteter dietiacutelico (razatildeo solventepasta igual a

25) e a pasta foi mantida imersa por 24 h a -4 ordmC Em seguida o solvente foi removido e a amostra

foi seca por 30 min a 40 ordmC Finalmente a pasta foi moiacuteda em moinho de aacutegata ateacute atingir tamanho

maacuteximo de partiacutecula igual a 63 microm

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 27

433 MEV

Microscopia Eletrocircnica de Varredura foi realizada para analisar a microestrutura das pastas

de cimento com aditivos na idade de 24 h Foram ensaiadas as mesmas amostras utilizadas para DRX

em idade especiacutefica Os ensaios foram executados em um microscoacutepio modelo Quanta FEG 650 na

voltagem de 20 kV A superfiacutecie analisada foi a de fratura recobertas com carbono A morfologia

dos hidratos precipitados foi avaliada por feixe de eleacutetrons secundaacuterios e sua composiccedilatildeo quiacutemica foi

avaliada por espectroscopia de raios-X por dispersatildeo de energia (EDS)

44 Resultados e discussatildeo

441 Calorimetria isoteacutermica

As curvas de fluxo de calor estatildeo apresentadas na Figura 10 e na Figura 11 Os pontos

caracteriacutesticos das curvas de fluxo de calor foram determinados seguindo o procedimento de Salvador

et al [56] e estatildeo na Tabela 8 As conclusotildees derivadas dessa anaacutelise estatildeo apresentadas

subsequentemente

Figura 10 - Curvas de fluxo de calor de pastas de 0 a 1 h para amostras de pastas cimentiacutecias e a pasta com 100

aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 28

Figura 11 - Curvas de fluxo de calor de pastas de 0 a 24 h para amostras de pastas cimentiacutecias e a pasta 100 aditivo

Tabela 8 - Anaacutelise das curvas de fluxo calor obtidas para amostras de pastas cimentiacutecias e a pasta com 100 aditivo de

oacutexido de caacutelcio supercalcinado

Pasta teor de

aditivo ( smc)

Periacuteodo de

induccedilatildeo (h)

Taxa de reaccedilatildeo

do pico principal

(mWgh)

Fluxo de calor

maacuteximo (mWg)

Energia liberada

no pico principal

(Jg)

Energia

liberada ateacute

24 h (Jg)

00 1396 105 574 3844 3170

10 1238 124 624 4024 3456

20 1257 113 616 4074 3437

30 1069 125 655 4202 3630

40 1115 121 643 4276 3594

50 983 131 699 4396 3833

60 974 129 705 4482 3872

Na Figura 10 observa-se que a reaccedilatildeo do aditivo com aacutegua gera um intenso pico de liberaccedilatildeo

de calor A hidrataccedilatildeo do oacutexido de caacutelcio gerando hidroacutexido de caacutelcio eacute potencialmente exoteacutermica

Essa reaccedilatildeo eacute raacutepida e termina aproximadamente 1 h apoacutes a mistura do aditivo com aacutegua Na Figura

11 eacute possiacutevel verificar que natildeo ocorrem reaccedilotildees quiacutemicas nessa pasta ateacute 24 h

A partir da anaacutelise das curvas de pastas de cimento com diferentes teores de aditivo na Figura

11 observa-se que a inclusatildeo do aditivo na pasta acelera a cineacutetica de reaccedilotildees de hidrataccedilatildeo Quanto

maior o teor de aditivo adicionado menor eacute o tempo de induccedilatildeo maior a velocidade de reaccedilatildeo maior

a intensidade do pico principal de hidrataccedilatildeo e maior a energia liberada pelos processos de hidrataccedilatildeo

Tal fato eacute devido agrave promoccedilatildeo da formaccedilatildeo e da precipitaccedilatildeo de C-S-H na matriz [6]

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 29

Tais fatos ocorrem porque a inclusatildeo de aditivos contendo caacutelcio e a adiccedilatildeo de hidroacutexido de

caacutelcio em sistemas cimentiacutecios contribuem para aumentar a concentraccedilatildeo do iacuteon Ca2+ em soluccedilatildeo

fazendo com que o meio liacutequido atinja a supersaturaccedilatildeo mais rapidamente [7]

Como o final do periacuteodo de induccedilatildeo e o iniacutecio do processo de aceleraccedilatildeo dependem da

supersaturaccedilatildeo da soluccedilatildeo com Ca2+ a inclusatildeo de aditivo acelera os processos de hidrataccedilatildeo [23]

Com isso eacute possiacutevel concluir que o aditivo acelera o endurecimento da pasta e pode conferir aumento

de resistecircncia mecacircnica da matriz cimentiacutecia Tais resultados estatildeo coerentes com os encontrados na

literatura [67]

Ainda a partir da anaacutelise da Figura 11 foram selecionadas as dosagens de aditivo de 30 e 50

sobre a massa de cimento que foram utilizadas nas etapas seguintes da campanha experimental

Esses teores receberam destaque pois satildeo valores intermediaacuterios que apresentaram resultados de taxa

de reaccedilatildeo do pico principal maiores em relaccedilatildeo aos demais teores adjacentes

442 DRX

A Tabela 9 apresenta a composiccedilatildeo mineraloacutegica obtidas a partir da anaacutelise de DRX para

pastas de cimento com 24 h de hidrataccedilatildeo As amostras analisadas foram sem aditivo e com 3 e 5

de aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado

Tabela 9 - Composiccedilatildeo mineraloacutegica de pastas de cimento obtidas por DRX para amostras de pastas cimentiacutecias sem

aditivo e pasta com 3 e 5 de aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado

Amostra 24 h Sem aditivo 3 de aditivo 5 de aditivo

Fase Quantidade ( em massa)

C3S 313 269 258

C2S 60 55 54

C3A 47 49 49

C4AF 31 36 36

CaCO3 59 58 58

Etringita 138 136 136

Ca(OH)2 151 183 178

Fases amorfas 199 213 231

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 30

A partir da anaacutelise de DRX nota-se que as amostras com aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio

supercalcinado possuem maior presenccedila de portlandita O emprego de 3 e 5 de aditivo aumentou

o teor de portlandita em relaccedilatildeo agrave pasta sem aditivo respectivamente de 212 e 179 Desse modo

observa-se que os resultados da anaacutelise de DRX estatildeo conforme observado na bibliografia pois a

reaccedilatildeo de hidrataccedilatildeo do aditivo eacute capaz de gerar portlandita [6]

Ao analisar os resultados do ensaio de DRX observa-se que as amostras com o aditivo

possuem maior teor de fases amorfas As amostras com 3 e 5 de aditivo apresentaram aumento

do teor de fases amorfas em relaccedilatildeo agrave pasta sem aditivo respectivamente de 70 e 161 Nota-se

que esse fato estaacute relacionado agrave presenccedila de C-S-H nas amostras e os resultados estatildeo conforme a

bibliografia pois a hidrataccedilatildeo do oacutexido de caacutelcio pode acelerar a precipitaccedilatildeo do gel de C-S-H em

matrizes cimentiacutecias [67]

443 MEV

As imagens obtidas por MEV das amostras sem o aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado

com 3 e 5 de aditivo satildeo mostradas na Figura 12b

A partir da comparaccedilatildeo entre a Figura 13a e Figura 13b nota-se que a amostra com 3 de

aditivo apresenta maior presenccedila de hidroacutexido de caacutelcio e gel de C-S-H Ainda em relaccedilatildeo agrave Figura

13a e Figura 13c observa-se maior presenccedila de gel de C-S-H na amostra com 5 de aditivo Desse

modo a partir da anaacutelise visual das Figuras nota-se que as pastas com aditivo de oacutexido de caacutelcio

supercalcinado podem apresentar maior presenccedila de gel de C-S-H como observado na literatura [14]

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 31

(a)

(b)

(c)

Figura 12 - Imagens obtidas por MEV de pastas cimentiacutecias para as amostras (a) sem aditivo (b) com 3 de aditivo e

(c) 5 de aditivo

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 32

(a)

(b)

(c)

Figura 13 - Imagens obtidas por MEV de pastas cimentiacutecias para as amostras (a) sem aditivo (b) com 3 de aditivo e

(c) 5 de aditivo

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 33

Dessa forma a anaacutelise dos resultados de MEV estaacute de acordo com o observado nos ensaios

anteriores principalmente em relaccedilatildeo agrave anaacutelise de calorimetria isoteacutermica na qual observou-se que os

aditivos baseados em oacutexido de caacutelcio satildeo capazes de gerar a aceleraccedilatildeo dos processos de hidrataccedilatildeo

e consequentemente a precipitaccedilatildeo de produtos de hidrataccedilatildeo como o gel de C-S-H [23] Aleacutem

disso essa anaacutelise estaacute conforme a bibliografia uma vez que a reaccedilatildeo de hidrataccedilatildeo do aditivo eacute capaz

de gerar hidroacutexido de caacutelcio [6]

45 Conclusotildees do capiacutetulo

Neste capiacutetulo foram analisadas amostras de pastas cimentiacutecias baseadas nos ensaios de

calorimetria isoteacutermica DRX e MEV O ensaio de calorimetria isoteacutermica analisou pastas cimentiacutecias

com o aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado nos teores de 10 20 30 40 50 e 60

sobre a massa de cimento Ainda o ensaio analisou uma amostra de pasta cimentiacutecia sem o aditivo e

uma pasta composta somente do aditivo

A partir dos resultados de calorimetria isoteacutermica observa-se que a reaccedilatildeo do aditivo com aacutegua

gera um intenso pico de liberaccedilatildeo de calor uma vez que a hidrataccedilatildeo do oacutexido de caacutelcio gerando

hidroacutexido de caacutelcio eacute potencialmente exoteacutermica Ainda observa-se que conforme ocorre o aumento

o teor do aditivo menor eacute o tempo de induccedilatildeo maior a velocidade de reaccedilatildeo maior a intensidade do

pico principal de hidrataccedilatildeo e maior a energia liberada pelos processos de hidrataccedilatildeo

As anaacutelises de DRX e MEV foram realizadas para as amostras de pastas sem aditivo e com

3 e 5 do aditivo Nota-se a partir da anaacutelise de DRX que o uso do aditivo aumentou o teor de

portlandita e de fases amorfas correspondentes ao teor de C-S-H conforme a bibliografia [67]

Observa-se na anaacutelise de MEV que o aditivo natildeo alterou de forma significativa a

microestrutura da pasta cimentiacutecia pois as amostras possuem deposiccedilatildeo de produto similares

Entretanto nota-se que a amostra com 3 de aditivo apresenta maior presenccedila de portlandita e gel

de C-S-H Aleacutem disso nota-se na amostra com 5 de aditivo maior presenccedila de gel de C-S-H

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 34

5 Caracterizaccedilatildeo da estabilidade dimensional de argamassas

Com o objetivo de caracterizar o aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado foi

realizado o ensaio de variaccedilatildeo dimensional Este ensaio eacute caracteriacutestico para aditivos compensadores

de retraccedilatildeo uma vez que permite determinar a influecircncia do aditivo na expansatildeo de matrizes

cimentiacutecias conforme determina a ABNT NBR 11768-1 [17]

51 Composiccedilatildeo e preparo de argamassas

A fim de permitir a moldagem dos corpos de prova para o ensaio de determinaccedilatildeo da variaccedilatildeo

dimensional a dosagem de concreto consistecircncia seca foi adaptada para uma argamassa de

consistecircncia plaacutestica Esta alteraccedilatildeo foi necessaacuteria pois os moldes do ensaio possuem pinos metaacutelicos

rosqueados em seu interior os quais natildeo podem sofrer os deslocamentos gerados durante o processo

de moldagem de concretos de consistecircncia seca

A adaptaccedilatildeo da dosagem de concreto para a argamassa foi realizada de forma experimental

mantendo-se fixa a quantidade de cimento e a relaccedilatildeo aacuteguacimento aplicada na dosagem do concreto

Por outro lado a quantidade de agregado miuacutedo foi reduzida em 234 e o agregado grauacutedo foi

retitado da dosagem com o objetivo de garantir uma argamassa de consistecircncia plaacutestica conforme

apresentado na Tabela 10 O aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado foi empregado nas dosagens

de 3 e 5 sobre a massa de cimento

Tabela 10 - Dosagem de materiais para produccedilatildeo de 1 m3 de argamassa

Material Tipo Dosagem (kgm3) Traccedilo unitaacuterio em massa

Cimento CP V ARI RS 3100 100

Agregado miuacutedo Areia artificial graniacutetica 86728 271

Aacutegua Potaacutevel 1457 047

As argamassas foram preparadas em argamassadeira orbital marca Perfecta Curitiba com

capacidade de 20 L com a preacute-mistura do cimento e do aditivo por 30 s a 136 rpm adiccedilatildeo e mistura

da aacutegua por 60 s a 281 rpm e adiccedilatildeo e mistura da areia por 90 s a 281 rpm

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 35

52 Meacutetodos

Imediatamente apoacutes a finalizaccedilatildeo da mistura corpos de prova prismaacuteticos 75 mm x 75 mm x

285 mm (largura x altura x comprimento) foram moldados segundo a norma ABNT NBR 16834 [57]

O processo de cura dos corpos de prova foi realizado conforme determinado por Nunes et al [15]

com o objetivo de simular a cura usual de tubos de concreto

Os autores propuseram a adaptaccedilatildeo da norma ASTM C 157 [19] que consiste na seguinte

metodologia imediatamente apoacutes a moldagem dos corpos de prova estes foram recobertos por papel

filme e colocados em cacircmara uacutemida depois de 1 dia os corpos de prova foram retirados da cacircmara

uacutemida e desformados

A primeira leitura da variaccedilatildeo dimensional foi realizada conforme o procedimento da norma

ABNT NBR 16834 [57] mantendo-se a posiccedilatildeo do corpo de prova de acordo com a indicaccedilatildeo de

seta como mostra a Tabela 14 Em seguida os corpos de prova foram mantidos na cacircmara seca ateacute a

leitura de 180 dias

Figura 14 - Aparato para determinaccedilatildeo para o ensaio de variaccedilatildeo dimensional A seta azul indica a posiccedilatildeo do corpo de

prova durante o ensaio

53 Resultados e discussatildeo

Os resultados obtidos na anaacutelise de variaccedilatildeo dimensional estatildeo apresentados na Figura 15

Observa-se que houve uma reduccedilatildeo da retraccedilatildeo nas amostras com aditivos em relaccedilatildeo agrave amostra

referecircncia sem aditivo Assim argamassas produzidas com o aditivo apresentaram maior estabilidade

volumeacutetrica quando comparadas agraves argamassas referecircncia

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 36

Figura 15 - Resultados de variaccedilatildeo dimensional por idade de argamassas para amostras sem aditivo com 3 de aditivo

e 5 de aditivo

A amostra referecircncia apresentou variaccedilatildeo dimensional de -0089 A reduccedilatildeo de retraccedilatildeo aos

28 dias de idade de ensaio foi de 337 e 787 com o emprego de 3 e 5 de aditivo sobre a massa

de cimento com resultados de variaccedilatildeo dimensional respectivamente de -0086 e -0082

Desse modo para a amostra com 5 de aditivo a reduccedilatildeo de retraccedilatildeo aos 28 dias de idade eacute

maior que o miacutenimo de 5 determinado para caracterizar o aditivo compensador de retraccedilatildeo

conforme a ABNT NBR 11768-1 [17] para aditivos compensadores de retraccedilatildeo tipo G

Observa-se que a maior reduccedilatildeo do valor de variaccedilatildeo dimensional foi de 0008 para 7 dias

a partir da comparaccedilatildeo entre a argamassa referecircncia e a argamassa com 5 de aditivo A reduccedilatildeo de

variaccedilatildeo dimensional foi similar entre as leituras a partir de 7 dias

De acordo com o observado no item 42 a inclusatildeo do aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio

supercalcinado em matrizes cimentiacutecias aumenta a quantidade de portlandita disponiacutevel Os cristais

de portlandita exercem uma pressatildeo durante a sua formaccedilatildeo o que gera uma reaccedilatildeo expansiva Assim

o uso do aditivo compensa a retraccedilatildeo por secagem e a retraccedilatildeo autoacutegena da matriz cimentiacutecia

54 Conclusotildees do capiacutetulo

Neste capiacutetulo foi avaliada a variaccedilatildeo dimensional de amostras de argamassa sem aditivo e

com 3 e 5 de aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado Observa-se que nas amostras

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 37

com 3 e 5 de aditivo houve reduccedilatildeo de retraccedilatildeo aos 28 dias de idade respectivamente de 337 e

787 em relaccedilatildeo agrave amostra sem aditivo As amostras apresentaram comportamento similar ao longo

do ensaio realizado ateacute 180 dias

A amostra com 5 de aditivo apresentou reduccedilatildeo de retraccedilatildeo aos 28 dias em relaccedilatildeo agrave

amostra sem aditivo conforme determina a ABNT NBR 11768-1 [17] para aditivos compensadores

de retraccedilatildeo tipo G Desse modo nota-se que argamassas produzidas com o aditivo possuem maior

estabilidade volumeacutetrica

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 38

6 Produccedilatildeo de concreto em laboratoacuterio

Concretos foram produzidos em laboratoacuterio com o propoacutesito de avaliar a influecircncia do uso

do aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado nestas amostras Para tal foram realizados os ensaios de

resistecircncia agrave compressatildeo e absorccedilatildeo de aacutegua apoacutes imersatildeo e fervura e iacutendice de vazios As amostras

de concreto analisadas foram as contendo 3 e 5 de aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado

assim como a amostra sem aditivo

61 Composiccedilatildeo e preparo de concretos

A fim de analisar a aplicaccedilatildeo do aditivo compensador de retraccedilatildeo em tubos de concreto optou-

se por utilizar uma dosagem de concreto normalmente empregada para a fabricaccedilatildeo de tubos Esse

concreto caracteriza-se por uma consistecircncia seca pois os tubos satildeo moldados por vibro-compactaccedilatildeo

e os moldes satildeo removidos aproximadamente 5 min apoacutes sua moldagem

A dosagem de concreto utilizada estaacute descrita na Tabela 11 desenvolvida pela empresa

Fermix Tubos para fabricar tubos tipo PA-2 com reforccedilo de armadura metaacutelica Foram utilizados os

materiais descritos no capiacutetulo 3

Tabela 11 - Dosagem de materiais para produccedilatildeo de 1 m3 de concreto para fabricaccedilatildeo de tubos

Material Tipo Dosagem (kgm3) Traccedilo unitaacuterio em massa

Cimento CP V ARI RS 3100 100

Agregado miuacutedo Areia artificial graniacutetica 11315 365

Agregado grauacutedo Brita graniacutetica B0 2263 073

Agregado grauacutedo Brita graniacutetica B1 5301 171

Aacutegua Potaacutevel 1457 047

Observa-se que a dosagem de concreto em questatildeo possui relaccedilatildeo aacuteguacimento inferior agrave

050 conforme determina a ABNT NBR 8890 [9] para tubos destinados agrave redes de aacutegua pluvial Aleacutem

disso o traccedilo de concreto possui um teor de argamassa igual a 656 conforme meacutetodo do IPT

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 39

(1+teor de agregado miuacutedo por quilograma de cimento 1+ teor de agregado total por quilograma de

cimento) [3031]

O teor de argamassa utilizado eacute aproximadamente 20 superior ao teor em concretos

convencionais para garantir melhor acabamento superficial do tubo e o recobrimento adequado das

armaduras utilizadas para reforccedilo do elemento

Os concretos selecionados para anaacutelise foram o de referecircncia (sem aditivo) e contendo 3 e

5 de aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado sobre a massa de cimento Lotes de 25 L

foram produzidos em betoneira estacionaacuteria de 50 L eixo vertical e mistura forccedilada conforme

determina a ABNT NBR 12821 [58] O procedimento de mistura pode ser visto na Figura 16a

(a) (b) (c)

Figura 16 - Produccedilatildeo dos corpos de prova de concreto (a) mistura dos materiais na betoneira (b) preenchimento do

molde com 1 camada de concreto (c) aplicaccedilatildeo de energia com o soquete para compactaccedilatildeo do concreto

Imediatamente apoacutes a mistura do concreto foram moldados corpos de prova ciliacutendricos na

dimensatildeo de 100 mm de diacircmetro por 200 mm de altura A moldagem dos corpos de prova foi

realizada com o auxiacutelio de soquete metaacutelico dotado de guia para aplicaccedilatildeo de energia conforme

descreve a ABNT NBR 7182 [59]

O processo de moldagem dos corpos de prova estaacute apresentado nas Figura 16b e Figura 16c

Os corpos de prova foram desmoldados 24 h apoacutes a moldagem cobertos com lona plaacutestica e mantidos

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 40

no laboratoacuterio em condiccedilotildees de temperatura e umidade respectivamente de 23plusmn1 ordmC e 58plusmn2 de ateacute

a data de realizaccedilatildeo dos ensaios

62 Meacutetodos de ensaio para avaliaccedilatildeo de concretos

621 Resistecircncia agrave compressatildeo

O ensaio de resistecircncia agrave compressatildeo tem o intuito de verificar a influecircncia do uso do aditivo

na resistecircncia mecacircnica de concretos O ensaio foi realizado com 3 corpos de prova ciliacutendricos de

100 mm de diacircmetro e 200 mm de altura retificados nas idades de 1 3 e 28 dias Foi utilizada uma

prensa universal TONI PACT 3000 de 100 tf A velocidade de aplicaccedilatildeo de pressatildeo foi igual a 045

MPas seguindo as recomendaccedilotildees da ABNT NBR 5739 [60]

622 Absorccedilatildeo apoacutes imersatildeo e fervura e iacutendice de vazios

O ensaio tem o intuito de verificar a influecircncia do aditivo na porosidade acessiacutevel agrave aacutegua da

matriz Este foi realizado com 3 corpos de prova ciliacutendricos de 100 mm de diacircmetro e 200 mm de

altura para a idade de 28 dias seguindo a ABNT NBR 9778 [61]

Os corpos de prova foram imersos em aacutegua por 3 dias e sua massa saturada foi determinada

Entatildeo foram secos a 60 oC por 3 dias e sua massa seca foi medida A absorccedilatildeo de aacutegua foi calculada

pela diferenccedila entre a massa saturada e seca em valores porcentuais em relaccedilatildeo agrave massa seca

63 Resultados e discussatildeo

631 Resistecircncia agrave compressatildeo

A Tabela 12 resume os resultados meacutedios de resistecircncia agrave compressatildeo dos concretos com o

desvio padratildeo e anaacutelise de variacircncia ldquoAnovardquo de cada medida Observa-se clara influecircncia do aditivo

compensador de retraccedilatildeo no aumento de resistecircncia mecacircnica do concreto em relaccedilatildeo agrave referecircncia

A amostra com 5 de aditivo apresentou maior resistecircncia agrave compressatildeo em todas as idades

analisadas

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 41

A partir da anaacutelise da Tabela 12 em relaccedilatildeo agrave Anova com uma confiabilidade de 95 obteve-

se o valor de ldquoprdquo inferior a 005 (5) para as amostras nas idades de ensaio de 1 3 e 28 dias Assim

observa-se que a diferenccedila entre as amostras referecircncia com 30 de aditivo e com 50 de aditivo

satildeo estatisticamente significativas para as trecircs idades de ensaio analisadas

Tabela 12 - Resultados meacutedios de resistecircncia agrave compressatildeo nas diferentes idades

Amostra fcm1 (MPa) fcm3 (MPa) fcm28 (MPa)

Sem aditivo 119 plusmn 056 149 plusmn 015 181 plusmn 078

30 de aditivo 130 plusmn 040 187 plusmn 051 197 plusmn 064

50 de aditivo 140 plusmn 050 196 plusmn 035 209 plusmn 028

Anova 00057 00019 00306

p

Concretos produzidos com o aditivo apresentaram maiores resistecircncias agrave compressatildeo que o

concreto referecircncia em todas as idades analisadas Empregando 3 de aditivo a resistecircncia agrave

compressatildeo aumenta 92 255 e 88 nas idades de 1 3 e 28 dias respectivamente Concretos

produzidos com 5 do aditivo apresentaram valores de resistecircncia a compressatildeo 177 315 e 157

superiores ao concreto referecircncia nas idades de 1 3 e 28 dias respectivamente

Conforme observado nos resultados de calorimetria isoteacutermica o aditivo compensador de

retraccedilatildeo contribui para acelerar a cineacutetica de hidrataccedilatildeo do cimento o que eacute capaz de aumentar o

preenchimento dos poros da matriz cimentiacutecia Assim essa aceleraccedilatildeo contribui para aumentar a

velocidade de formaccedilatildeo e precipitaccedilatildeo de C-S-H na matriz Com isso o emprego do aditivo promove

aumento na resistecircncia agrave compressatildeo do concreto

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 42

632 Absorccedilatildeo apoacutes imersatildeo e fervura e iacutendice de vazios

Os resultados obtidos de absorccedilatildeo de aacutegua e iacutendice de vazios por imersatildeo e fervura para

concretos na idade de 28 dias estatildeo apresentados na Figura 17 com o desvio padratildeo de cada resultado

Concretos produzidos com 3 de aditivo apresentaram valores de absorccedilatildeo de aacutegua e iacutendice de vazios

51 e 67 inferiores em relaccedilatildeo agrave amostra sem aditivo Empregando 5 do aditivo a absorccedilatildeo de

aacutegua e iacutendice de vazios diminuiacuteram 80 e 90 respectivamente

Figura 17 - Resultados meacutedios de absorccedilatildeo de aacutegua e iacutendice de vazios por imersatildeo e fervura obtidos de amostras sem

aditivo com 3 de aditivo e 5 de aditivo

Os resultados do ensaio de absorccedilatildeo de aacutegua e iacutendice de vazios por imersatildeo e fervura estatildeo

de acordo com o observado nos resultados de calorimetria isoteacutermica e resistecircncias agrave compressatildeo

pois o uso do aditivo promove o preenchimento dos poros de elementos cimentiacutecios

64 Conclusotildees do capiacutetulo

Neste capiacutetulo foram analisadas amostras de concreto produzidas em laboratoacuterio para os

ensaios de resistecircncia agrave compressatildeo e absorccedilatildeo de aacutegua apoacutes imersatildeo e fervura e iacutendice de vazios As

amostras de concreto analisadas foram as contendo 3 e 5 de aditivo de oacutexido de caacutelcio

supercalcinado comparadas em relaccedilatildeo agrave amostra sem aditivo

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 43

Concretos produzidos com 3 de aditivo apresentaram ganho de resistecircncia agrave compressatildeo de

92 255 e 88 nas idades de 1 3 e 28 dias respectivamente A amostra com 5 de aditivo

apresentou aumento de valores de resistecircncia agrave compressatildeo de 177 315 e 157 nas idades de 1 3

e 28 dias respectivamente em relaccedilatildeo agrave amostra sem aditivo

A anaacutelise ldquoAnovardquo foi aplicada entre as amostras e comprovou a significacircncia dos resultados

para as trecircs idades de ensaio analisadas

Os resultados obtidos a partir do ensaio de absorccedilatildeo de aacutegua e iacutendice de vazios por imersatildeo e

fervura apresentam valores menores para as amostras com o aditivo em relaccedilatildeo agrave amostra sem

aditivo Entretanto os resultados obtidos natildeo possuem diferenccedila significativa entre as amostras

analisadas o que prejudica a anaacutelise da influecircncia do aditivo nas propriedades fiacutesicas do concreto

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 44

7 Produccedilatildeo de tubos de concreto

Neste capiacutetulo eacute apresentado o processo de produccedilatildeo de tubos de concreto com o objetivo de

analisar a influecircncia do aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado nas propriedades fiacutesicas e

mecacircnicas desses elementos Os resultados do estudo compreendem tubos utilizados em redes de

aacutegua pluviais e esgoto sanitaacuterio Para tal satildeo analisados e discutidos os ensaios de compressatildeo

diametral e absorccedilatildeo de aacutegua por imersatildeo e fervura

71 Composiccedilatildeo de tubos de concreto

Os materiais aplicados nessa parte da campanha experimental estatildeo descritos na Tabela 2 e

no item 31 A dosagem utilizada para a produccedilatildeo de tubos de concreto foi fornecida pela empresa

Fermix Tubos para fabricar tubos tipo PA-2 com reforccedilo de armadura metaacutelica conforme descrito na

Tabela 11 e no item 61 Optou-se pela produccedilatildeo dessa categoria de tubos pois satildeo amplamente

utilizados no Brasil

Para a produccedilatildeo de tubos de concreto foram usadas as dosagens de amostras sem aditivo e

com 3 e 5 de aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado Assim foram produzidas trecircs

misturas diferentes conforme a amostra com trecircs tubos de concreto para cada amostra

72 Descriccedilatildeo dos tubos

Os tubos de concreto produzidos nesse estudo tinham diacircmetro nominal de 1000 mm como

ilustra a Figura 18 O diacircmetro nominal de 1000 mm foi selecionado com o objetivo de facilitar o

processo de produccedilatildeo uma vez que a faacutebrica manteacutem o conjunto de peccedilas e de armaduras disponiacuteveis

para este diacircmetro devido sua ampla utilizaccedilatildeo O volume estimado de cada tubo de concreto eacute de

05292 m3

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 45

Figura 18 - Principais dimensotildees (em mm) de tubos de concreto PA2 produzidos

Estudos com tubos de concreto com diacircmetro nominal de 1000 mm satildeo encontrados na

bibliografia [3] Os tubos satildeo classificados como PA2 a partir da classe de resistecircncia destinados

para atender o transporte de aacuteguas pluviais conforme a norma ABNT NBR 8890 [9] O reforccedilo

estrutural com armadura foi idecircntico para todos os tubos produzidos conforme o modelo padratildeo da

faacutebrica para tubos PA2 A composiccedilatildeo deste reforccedilo foi determinada conforme a ABNT NBR 8890

[9]

Aleacutem disso para manter o padratildeo de produccedilatildeo os tubos foram moldados a partir do

procedimento de produccedilatildeo da faacutebrica Dessa forma os materiais foram provenientes da mesma fonte

os tubos foram moldados no mesmo dia de forma subsequente e a partir dos mesmos equipamentos

e matildeo de obra Os materiais e dosagens empregados satildeo conforme o descrito no item 61

73 Processo de produccedilatildeo de tubos de concreto

Em primeiro lugar o accedilo foi cortado e a armadura foi previamente montada na Fermix Tubos

por uma equipe especializada Posteriormente a armadura foi fixada no interior do molde do tubo de

concreto com o auxiacutelio de um anel como mostra a Figura 19a Em seguida o conjunto (molde e

armadura) foi transportado para o interior da maacutequina de vibro-compressatildeo com o auxiacutelio do sistema

de pontes rolantes como apresenta a Figura 19b

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 46

(a) (b)

Figura 19 - Montagem do conjunto molde e armadura para fabricaccedilatildeo de tubos de concreto (a) fixaccedilatildeo da armadura no

molde (b) transporte do conjunto para a maacutequina de vibro-compressatildeo

Apoacutes o posicionamento correto do molde foi iniciada a produccedilatildeo de concreto Para tal foi

utilizada a maacutequina disponiacutevel na faacutebrica do modelo VRF e marca Menegotti A primeira etapa do

processo automaacutetico de produccedilatildeo do concreto consiste no lanccedilamento do cimento no misturador

como mostra a Figura 20

Figura 20 - Lanccedilamento do cimento no misturador para a produccedilatildeo do concreto para tubos

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 47

A segunda etapa do processo consiste no lanccedilamento de agregados no misturador a partir da

esteira como apresenta a Figura 21a O processo de mistura dos materiais foi de 150 s para a

produccedilatildeo de 1 m3 de concreto Previamente o aditivo compensador de retraccedilatildeo foi pesado

manualmente a partir de balanccedila eletrocircnica portaacutetil e foi colocado no misturador por um operador

no iniacutecio da mistura como mostra a Figura 21b

(a) (b)

Figura 21 - Processo de produccedilatildeo do concreto para tubos (a) transporte de agregados na esteira (b) lanccedilamento direto

do aditivo no misturador

Em seguida o concreto foi lanccedilado diretamente no equipamento de vibro-compressatildeo a partir

de esteiras automaacuteticas como apresenta a Figura 22a Por fim o procedimento de compactaccedilatildeo da

ponta do tubo de concreto apoacutes o preenchimento total do molde foi realizado a partir de anel

giratoacuterio Apoacutes a compactaccedilatildeo do concreto o conjunto (tubo de concreto no interior do molde) foi

imediatamente transportado para o piso para a retirada do molde com o auxiacutelio do sistema de pontes

rolantes como mostram as Figura 22b e Figura 22c

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 48

(a) (b) (c)

Figura 22 - Processo de moldagem do tubo de concreto (a) lanccedilamento do concreto no molde metaacutelico (b) e (c)

retirada do molde do tubo

Observou-se que durante o processo de produccedilatildeo dos tubos com 3 de aditivo a consistecircncia

do concreto desses tubos foi similar em relaccedilatildeo aos tubos sem aditivo Por outro lado observou-se

que o processo de produccedilatildeo dos tubos com 5 de aditivo apresentou um concreto mais consistente

durante a moldagem em relaccedilatildeo ao tubo de referecircncia

Dessa forma foi possiacutevel a moldagem de todos os tubos sem a adiccedilatildeo de aacutegua em relaccedilatildeo agrave

dosagem prevista O uso da mesma dosagem para todos os tubos permite comparar de forma efetiva

o efeito do aditivo nas amostras em questatildeo

Apoacutes a retirada dos moldes os tubos receberam acabamento final realizado por um operador

com o uso de desempenadeira e broxa plaacutesticas como mostra a Figura 23a Assim o tubo de concreto

foi coberto com lona plaacutestica por dois dias para evitar a perda de aacutegua como mostra a Figura 23b

Os tubos foram mantidos em local coberto e expostos ao ar ateacute a realizaccedilatildeo dos ensaios

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 49

(a) (b)

Figura 23 - Produccedilatildeo de tubos de concreto (a) acabamento final com auxiacutelio de desempenadeira e (b) cobertura do tubo

com lona plaacutestica apoacutes o acabamento

74 Meacutetodos

741 Compressatildeo diametral

A anaacutelise de compressatildeo diametral permite determinar a influecircncia do aditivo nas

propriedades mecacircnicas dos tubos de concreto de acordo com a ABNT NBR 8890 [9] O ensaio de

compressatildeo diametral foi realizado na Fermix Tubos a partir do meacutetodo de trecircs cutelos com a maacutequina

da marca Kratus e com ceacutelula de carga de 60 ton A velocidade de aplicaccedilatildeo de carga durante o ensaio

foi igual a 20 kNmin como recomenda a ABNT NBR 8890 [9]

Neste meacutetodo de ensaio o tubo de concreto foi apoiado em dois cutelos de madeira inferiores

separados em 20 cm e um cutelo de madeira superior centralizado acoplado ao equipamento

articulado O deslocamento vertical foi medido no ensaio conforme o deslocamento do pistatildeo como

mostra a Figura 24a e Figura 24b

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 50

(a) (b)

Figura 24 - Ensaio de compressatildeo diametral para tubo de concreto (a) tubo posicionado na maacutequina de ensaio com

painel de controle e (b) destaque para o apoio de trecircs cutelos

742 Absorccedilatildeo apoacutes imersatildeo e fervura e iacutendice de vazios

A influecircncia do aditivo nos tubos de concreto foi determinada conforme a ABNT NBR 9778

[61] Para tal foram extraiacutedos 3 testemunhos de cada conjunto de tubos de concreto em torno de 1

kg cada como determina a ABNT NBR 8890 [9] Os corpos de prova foram analisados em relaccedilatildeo agrave

absorccedilatildeo de aacutegua e iacutendice de vazios apoacutes saturaccedilatildeo e fervura conforme descrito no item 622

75 Resultados

751 Compressatildeo diametral

A Figura 25a apresenta os resultados de compressatildeo diametral individuais de trecircs tubos de

concreto para a amostra sem aditivo Observa-se que os trecircs tubos apresentaram comportamento

diferente ao longo de todo deslocamento principalmente os tubos ldquosem aditivo 2rdquo e ldquosem aditivo 3rdquo

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 51

(a)

(b)

(c)

Figura 25 - Resultados de compressatildeo diametral de trecircs tubos de concreto (a) amostra sem aditivo (b) amostra com 3

de aditivo e (c) amostra com 5 de aditivo

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 52

Aleacutem disso nota-se na Figura 25a que apoacutes a carga de pico os tubos apresentaram reduccedilatildeo

na capacidade de resistecircncia ateacute o deslocamento de 75 mm aproximadamente Esse fato ocorre

devido o posicionamento central da armadura metaacutelica em relaccedilatildeo agrave espessura do tubo sendo

necessaacuterio que ocorra um niacutevel de abertura inicial de fissura para solicitar a armadura [4]

A Figura 25b mostra os resultados de compressatildeo diametral individuais de trecircs tubos de

concreto para a amostra com 3 de aditivo Nota-se que apoacutes a carga de pico os tubos apresentaram

reduccedilatildeo na capacidade de resistecircncia ateacute o deslocamento de 100 mm aproximadamente Assim

observa-se que a amostra com 3 de aditivo apresentou carga de pico para um deslocamento maior

em relaccedilatildeo agrave amostra sem aditivo

A Figura 25c apresenta os resultados de compressatildeo diametral individuais de trecircs tubos de

concreto para a amostra com 5 de aditivo Observa-se que apoacutes a carga de pico os tubos

apresentaram reduccedilatildeo na capacidade de resistecircncia ateacute o deslocamento aproximadamente de 100

mm Assim nota-se que a amostra com 5 de aditivo apresentou carga de pico para um deslocamento

maior em relaccedilatildeo agrave amostra sem aditivo

A Figura 26 mostra as curvas tiacutepicas das amostras de tubo sem aditivo com 3 e 5 de

aditivo conforme o ensaio de compressatildeo diametral A curva tiacutepica selecionada para cada amostra

foi a respectiva curva que apresentou comportamento intermediaacuterio entre os trecircs tubos ensaiados por

amostra Nota-se que as amostras de tubos com 3 de aditivo e 5 de aditivo apresentaram valores

de carga maiores em relaccedilatildeo ao tubo de concreto sem aditivo

Figura 26 - Comparaccedilatildeo de resultados de compressatildeo diametral de trecircs tubos de concreto entre as amostras sem aditivo

com 3 de aditivo e 5 de aditivo

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 53

Na Figura 26 observa-se que na regiatildeo de deslocamento entre 50 e 100 mm a carga de pico

foi maior para as amostras com aditivo com 3 e 5 de aditivo Tal fato ocorre porque esta regiatildeo

do graacutefico refere-se ao comportamento do concreto poacutes-fissuraccedilatildeo que foi alterado entre as amostras

a partir do uso de aditivos baseados em oacutexido de caacutelcio supercalcinado [4]

A Tabela 13 apresenta os valores de cargas de fissura obtidos a partir do ensaio de compressatildeo

diametral para cada amostra Observa-se que os tubos de concretos com 3 e 5 de aditivo

apresentaram crescimento de valores maacuteximos de cargas de fissura respectivamente de 293 e 260

em relaccedilatildeo ao concreto sem aditivo Aleacutem disso os tubos de concreto com 3 e 5 de aditivo

apresentaram valores superiores de cargas de fissura em relaccedilatildeo ao valor miacutenimo de 60 kNm

estabelecido na ABNT NBR 8890 [9] para o tipo de tubo em questatildeo

Tabela 13 - Resultados de carga de fissura a partir do ensaio de compressatildeo diametral

Amostra de

tubo

Carga de fissura

(kNm)

Carga de fissura

maacutexima (kNm)

Valor meacutedio (kNm)

(Desvio Padratildeo)

Coeficiente de

variaccedilatildeo ()

Sem aditivo

513

593 551 (402) 729 547

593

3 aditivo

660

767 696 (615) 885 767

660

5 aditivo

681

747 702 (385) 548 747

680

A Tabela 14 mostra os valores de cargas de ruptura obtidos no ensaio de compressatildeo diametral

para cada amostra Nota-se que os concretos com 3 e 5 de aditivo apresentaram respectivamente

valores maacuteximos de cargas de ruptura maiores de 138 e 58 em relaccedilatildeo ao concreto sem aditivo

Ainda as trecircs amostras apresentaram apenas um resultado de cada tubo ensaiado que apresentou

carga de ruptura maior que o limite de 90 kNm estabelecido na ABNT NBR 8890 [9]

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 54

Tabela 14 - Resultados de carga de ruptura a partir do ensaio de compressatildeo diametral

Amostra de

tubo

Carga de ruptura

(kNm)

Carga de ruptura

maacutexima (kNm)

Valor meacutedio (kNm)

(Desvio Padratildeo)

Coeficiente de

variaccedilatildeo ()

Sem aditivo

807

920 858 (575) 671 847

920

3 aditivo

887

1047 916 (1193) 1303 1047

813

5 aditivo

873

973 891 (749) 841 973

827

Conforme a bibliografia [34] nota-se que o ensaio de compressatildeo diametral pode apresentar

coeficientes de variaccedilatildeo consideraacuteveis entre os corpos de prova da mesma amostra como observado

em estudos de tubos de concreto reforccedilados com armaduras e fibras metaacutelicas

Em siacutentese tubos de concreto com o aditivo apresentaram maiores resistecircncias agraves cargas de

fissura e de ruptura no ensaio de compressatildeo diametral em relaccedilatildeo aos tubos sem aditivo Tal fato eacute

observado principalmente nos resultados de carga de fissura e na respectiva regiatildeo do graacutefico pois

esses valores estatildeo relacionados ao desempenho do concreto sem influecircncia da armadura

Assim como observado nos concretos produzidos em laboratoacuterio o aditivo baseado em oacutexido

de caacutelcio supercalcinado gerou aumento de resistecircncia nos tubos de concreto Tal fato contribui para

preencher os poros da matriz cimentiacutecia e promove o aumento da velocidade de formaccedilatildeo e

precipitaccedilatildeo de C-S-H na matriz Com isso eacute possiacutevel concluir que o emprego do aditivo promove

aumento de resistecircncia do concreto

752 Absorccedilatildeo apoacutes imersatildeo e fervura e iacutendice de vazios

Os resultados obtidos a partir dos ensaios de absorccedilatildeo de aacutegua e iacutendice de vazios por imersatildeo

e fervura para corpos de provas preparados a partir de testemunhos extraiacutedos de tubos de concreto

estatildeo apresentados na Figura 27 Concretos produzidos com 3 de aditivo apresentaram valores

menores de absorccedilatildeo de aacutegua e iacutendice de vazios de 068 e 076 respectivamente em relaccedilatildeo agrave

amostra sem aditivo O emprego de 5 do aditivo em tubos resultou na diminuiccedilatildeo da absorccedilatildeo de

aacutegua e iacutendice de vazios de 818 e 718 respectivamente

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 55

Figura 27 - Resultados meacutedios de absorccedilatildeo de aacutegua e iacutendice de vazios por imersatildeo e fervura de amostras de tubos de

concreto sem aditivo com 3 de aditivo e 5 de aditivo

Nota-se que as amostras extraiacutedas dos tubos com aditivo apresentaram menor absorccedilatildeo de

aacutegua e iacutendice de vazios em relaccedilatildeo a amostra sem aditivo Tambeacutem a diminuiccedilatildeo da absorccedilatildeo de

aacutegua e iacutendice de vazios gerada pelo uso do aditivo foi observada nos concretos produzidos em

laboratoacuterio uma vez que a aplicaccedilatildeo do aditivo promove o preenchimento dos poros de matrizes

cimentiacutecios Assim os resultados do ensaio estatildeo conforme o observado nos resultados de

calorimetria isoteacutermica e os ensaios realizados nos concretos produzidos em laboratoacuterio

Todavia estes resultados natildeo apresentaram diferenccedila expressiva o que dificulta a anaacutelise da

influecircncia do aditivo nesta propriedade Todas as amostras estatildeo conforme o limite de absorccedilatildeo de

8 determinado pela ABNT NBR 8890 [9]

76 Conclusotildees do capiacutetulo

Neste capiacutetulo foram avaliados os tubos de concreto produzidos com a amostra sem aditivo

e as amostras com 3 e 5 de aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado O estudo analisou

trecircs resultados do ensaio de compressatildeo diametral por amostra A partir dessas amostras foram

extraiacutedos corpos de prova para realizar o ensaio de absorccedilatildeo apoacutes imersatildeo e fervura e iacutendice de vazios

Os resultados obtidos no ensaio de compressatildeo diametral apresentaram comportamento similar ao

longo de todo deslocamento para cada amostra

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 56

A partir dos resultados graacuteficos do ensaio de compressatildeo diametral observa-se que apoacutes a

carga de pico as amostras sem aditivo apresentaram reduccedilatildeo na capacidade de resistecircncia ateacute o

deslocamento aproximadamente de 75 mm Por outro lado as amostras com 3 e 5 de aditivo

apresentaram reduccedilatildeo na capacidade de resistecircncia ateacute o deslocamento aproximadamente de 100

mm Assim nota-se que as amostras com aditivo apresentaram carga de pico para um deslocamento

maior em relaccedilatildeo agrave amostra sem aditivo

Aleacutem disso nos resultados graacuteficos do ensaio nota-se na regiatildeo de deslocamento entre 50 e

100 mm que a carga de pico foi significativamente maior para as amostras com aditivo com 3 e 5

de aditivo em relaccedilatildeo agrave amostra referecircncia Esta regiatildeo do graacutefico refere-se ao comportamento de

poacutes-fissuraccedilatildeo do concreto o que mostra a influecircncia do aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio

supercalcinado no comportamento de tubos de concreto [4]

A partir dos valores obtidos no ensaio de compressatildeo diametral nota-se que as amostras com

3 e 5 de aditivo apresentaram valores maacuteximos de cargas de fissura maiores respectivamente em

relaccedilatildeo ao concreto sem aditivo de 293 e 260 Ademais as amostras com o aditivo possuem

valores superiores de cargas de fissura conforme determina a ABNT NBR 8890 [9] para tubos PA2

Em relaccedilatildeo aos resultados obtidos a partir dos ensaios de absorccedilatildeo de aacutegua e iacutendice de vazios por

imersatildeo e fervura nota-se que as amostras com aditivo apresentaram valores menores em relaccedilatildeo agrave

amostra sem aditivo Contudo os resultados obtidos no ensaio natildeo apresentaram diferenccedila relevante

entre as amostras o que impede a anaacutelise da influecircncia do aditivo nas propriedades fiacutesicas de tubos

de concreto

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 57

8 Procedimento de fabricaccedilatildeo cura e utilizaccedilatildeo de tubos de concreto com

oacutexido de caacutelcio supercalcinado

Para a produccedilatildeo de tubos de concreto eacute fundamental selecionar materiais adequados

conforme ensaios de laboratoacuterio para a caracterizaccedilatildeo dos materiais e normas teacutecnicas pertinentes

Dessa forma com o desenvolvimento da tecnologia dos materiais aleacutem da aplicaccedilatildeo de materiais

convencionais para a produccedilatildeo de concreto satildeo aplicados adiccedilotildees e aditivos

A norma ABNT NBR 11768-1 [17] determina a anaacutelise de requisitos gerais para aditivos

usuais no Brasil Desse modo a norma relaciona a propriedade do aditivo com os respectivos meacutetodos

de ensaio e requisitos Em relaccedilatildeo ao aditivo composto por oacutexido de caacutelcio supercalcinado eacute

pertinente analisar as propriedades de homogeneidade do material e a uniformidade de sua cor Ainda

os requisitos especiacuteficos para aditivos compensadores de retraccedilatildeo satildeo determinados na ABNT NBR

11768-1 [17] conforme a caracterizaccedilatildeo de aditivos com aspecto de poacute

Eacute fundamental compor a amostragem de aditivos em poacute Para aditivos comercializados em

recipientes como tambores e contecircineres eacute necessaacuterio destacar nestes as respectivas identificaccedilotildees e

informaccedilotildees do aditivo Por outro lado para aditivos comercializados a granel eacute fundamental a

transmissatildeo das identificaccedilotildees e informaccedilotildees no momento do despacho

Aleacutem disso a norma ABNT NBR 8890 [9] determina que aditivos para concreto de tubos

devem ser armazenados em locais apropriados Assim estes locais devem proteger os aditivos de

intempeacuteries umidade e calor e eacute necessaacuterio respeitar o prazo de validade desses materiais

Apoacutes a seleccedilatildeo dos materiais eacute necessaacuterio realizar a dosagem do concreto Para tal satildeo

determinadas as proporccedilotildees de materiais mais adequadas Neste estudo a dosagem de concreto

aplicada foi a usual da faacutebrica para produccedilatildeo de tubos PA2 Vale ressaltar que o aditivo eacute adicionado

ou seja natildeo eacute necessaacuteria a substituiccedilatildeo parcial sobre a massa de cimento ou agregado miuacutedo o que

facilita a dosagem de concreto

Propotildeem-se que o estudo de dosagem contemple a umidade oacutetima do concreto com o aditivo

Desse modo a partir da umidade oacutetima eacute possiacutevel obter a quantidade de aacutegua adequada para a

consistecircncia ideal do concreto o que permite melhor desempenho do tubo No estudo realizado a

quantidade de aacutegua foi a mesma para todas as amostras com o objetivo de comparar as amostras a

partir da uacutenica variaacutevel de uso do aditivo

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 58

Para a produccedilatildeo de tubos de concreto armado eacute necessaacuteria a montagem preacutevia do reforccedilo de

accedilo o que usualmente eacute produzido na proacutepria faacutebrica de tubos como mostra a Figura 28a Apoacutes a

produccedilatildeo do reforccedilo de accedilo eacute necessaacuterio posicionaacute-lo no interior do molde o que possibilita o

transporte do conjunto para o interior da maacutequina de vibraccedilatildeo conforme a Figura 28b Deve-se

posicionar a armadura para que o seu cobrimento miacutenimo no tubo seja respeitado

(a) (b)

Figura 28 - Etapas preacutevias para a produccedilatildeo de tubos de concreto (a) montagem do reforccedilo de accedilo (b) fixaccedilatildeo do

reforccedilo de accedilo no molde

No estudo em questatildeo foi realizada a produccedilatildeo de tubos de concreto PA2 com o aditivo

baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado Para tal o processo de produccedilatildeo do concreto foi realizado

a partir da mistura automaacutetica dos materiais no misturador conforme o padratildeo da faacutebrica Durante a

mistura do concreto o aditivo anteriormente pesado de forma manual foi colocado no misturador por

um operador como mostra a Figura 29

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 59

Figura 29 - Lanccedilamento manual do aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado no misturador para a produccedilatildeo de tubos de

concreto

Contudo para uma operaccedilatildeo em larga escala este meacutetodo de produccedilatildeo pode causar erros e

atrasar o processo de produccedilatildeo principalmente devido ao trabalho manual Dessa forma propotildee-se

que o aditivo seja armazenado e dosado de acordo com o procedimento usual do cimento aplicado na

fabricaccedilatildeo de tubos de concreto uma vez que ambos os materiais possuem aspecto de poacute

Eacute proposto na literatura que o cimento utilizado na produccedilatildeo de tubos de concreto deve ser

armazenado em silos metaacutelicos a granel o que facilita a dosagem por massa Ainda recomenda-se

realizar a dosagem gravitacional bem como posicionar o dosador gravitacional sobre o misturador

a fim de garantir a descarga integral dos materiais conforme a Figura 30 [29]

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 60

Figura 30 - Silo de cimento gravitacional posicionado sobre o misturador para a fabricaccedilatildeo de tubos de concreto

No caso da impossibilidade de utilizar o misturador por gravidade eacute recomendado aplicar

transportadores helicoidais Sobretudo para plantas nas quais o silo de cimento estaacute posicionado em

niacutevel diferente do misturador [29]

Em seguida a mistura do concreto este eacute lanccedilado diretamente no molde previamente acoplado

na maacutequina de vibraccedilatildeo O modo de lanccedilamento depende do layout especiacutefico da faacutebrica como eacute

funccedilatildeo do nuacutemero de moldes que recebem o concreto e tipo de misturador Este transporte entre a

unidade dosadora e o local do sistema produtivo pode ser realizado por vagonetas skip ou esteiras

transportadoras A partir da fabricaccedilatildeo de tubos de concreto com aditivo observou-se que o transporte

deste concreto ateacute o molde deve ser realizado conforme o procedimento usual da faacutebrica a partir do

uso de esteiras rolantes como mostra a Figura 31

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 61

Figura 31 - Transporte do concreto do misturador para o molde na maacutequina de vibro-compressatildeo a partir do uso de

esteiras rolantes

Posteriormente a moldagem do tubo estes devem ser retirados da maacutequina e posicionados na

aacuterea destinada para a cura na posiccedilatildeo vertical como determina a ABNT NBR 8890 [9] Apoacutes a cura

os tubos devem ser transportados para a aacuterea de estocagem Este processo natildeo difere para os tubos

produzidos com o aditivo

A cura por proteccedilatildeo superficial eacute a cura inicial usualmente aplicada para tubos de concreto

A partir da produccedilatildeo de tubos de concreto com o aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado

produzidos neste estudo observou-se que o procedimento convencional de cura pode ser aplicado

para tubos com aditivo conforme a Figura 32 Assim o procedimento convencional de acabamento

das superfiacutecies internas e externas pode ser aplicado para os tubos produzidos com aditivo

Figura 32 - Processo de cura de tubos de concreto com cobertura de lona plaacutestica apoacutes o acabamento

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 62

81 Conclusotildees do capiacutetulo

Neste capiacutetulo foi analisado o procedimento de fabricaccedilatildeo cura e utilizaccedilatildeo de tubos de

concreto com oacutexido de caacutelcio supercalcinado a partir de estudos e normas teacutecnicas pertinentes assim

como as observaccedilotildees realizadas durante a produccedilatildeo de tubos de concreto com o aditivo na faacutebrica

As normas ABNT NBR 11768-1 [17] e ABNT NBR 8890 [9] especificam diretrizes para a

anaacutelise amostragem e armazenamento de aditivos com aspecto de poacute Esses requisitos devem ser

aplicados para o uso do aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado para a produccedilatildeo de tubos de

concreto

A dosagem de concreto utilizada no estudo foi a usual da faacutebrica para produccedilatildeo de tubos PA2

para o concreto sem o aditivo Para amostras com 3 e 5 de aditivo de oacutexido de caacutelcio

supercalcinado a dosagem de concreto natildeo sofreu alteraccedilotildees da quantidade de aacutegua ou substituiccedilatildeo

parcial de outros materiais

Do mesmo modo o reforccedilo de accedilo foi o habitual da faacutebrica para produccedilatildeo de tubos PA2 para

as amostras sem aditivo e com o aditivo Com o conjunto do reforccedilo de accedilo posicionado no molde no

interior da maacutequina de vibraccedilatildeo foi possiacutevel iniciar a mistura do concreto A produccedilatildeo das amostras

com o aditivo difere em relaccedilatildeo a inclusatildeo do aditivo de maneira manual Para tal o aditivo foi pesado

em balanccedila e colocado no misturador por um operador

Incluir uma etapa manual no processo de produccedilatildeo de tubos pode ser inviaacutevel para uma

operaccedilatildeo em larga escala Assim propotildee-se que o aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado seja

armazenado e dosado conforme o procedimento atual da faacutebrica aplicado para o cimento Os demais

processos de produccedilatildeo dos tubos cura e armazenamentos natildeo apresentaram diferenccedilas para os tubos

com o aditivo

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 63

9 Conclusotildees

A massa especiacutefica do aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado estaacute de acordo com estudos

anteriores [6] e conforme os paracircmetros da ABNT NBR 11768-1 [17] O aditivo apresentou

composiccedilatildeo mineraloacutegica conforme as diretrizes da ABNT NBR 11768-1 [17]

A inclusatildeo do aditivo em pasta cimentiacutecia acelera a cineacutetica de reaccedilotildees de hidrataccedilatildeo do

cimento uma vez que o aditivo eacute capaz de gerar aumento da concentraccedilatildeo do iacuteon Ca2+ que acelera o

periacuteodo de induccedilatildeo

O aditivo natildeo alterou de forma expressiva a composiccedilatildeo mineraloacutegica de pastas cimentiacutecias

Contudo observou-se maior presenccedila de hidroacutexido de caacutelcio e C-S-H nas amostras com o aditivo A

amostra com 5 de aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado foi caracterizada conforme a

determinaccedilatildeo da ABNT NBR 11768-1 [17] para aditivos compensadores de retraccedilatildeo tipo G

Concretos produzidos em laboratoacuterio com o aditivo apresentaram aumento de resistecircncia agrave

compressatildeo conforme o observou-se o aumento da velocidade de formaccedilatildeo e precipitaccedilatildeo de C-S-H

na matriz Todavia a anaacutelise das propriedades fiacutesicas de concretos natildeo apresentaram diferenccedilas

expressivas

O uso do aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado influenciou as propriedades

mecacircnicas de tubos de concreto principalmente em relaccedilatildeo agrave poacutes-fissuraccedilatildeo As amostras de tubo

com o aditivo apresentaram incremento de resistecircncia sobretudo em relaccedilatildeo agrave carga de fissura A

anaacutelise fiacutesica de tubos apresentou resultados similares

As observaccedilotildees durante o processo de fabricaccedilatildeo de tubos de concreto com o aditivo de oacutexido

de caacutelcio supercalcinado mostraram que o uso do aditivo alterou a etapa de mistura do concreto Deste

modo com base na literatura propotildee-se a adequaccedilatildeo da faacutebrica para armazenar e dosar o aditivo em

poacute conforme a praacutetica usual da induacutestria para o cimento Esta adequaccedilatildeo eacute capaz de tornar o processo

eficiente em larga escala e com poucas alteraccedilotildees na planta e no processo da faacutebrica

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 64

91 Aplicabilidade da pesquisa e sugestotildees para pesquisas futuras

Os resultados obtidos nesse projeto de pesquisa natildeo podem ser extrapolados para toda e

qualquer aplicaccedilatildeo de aditivos baseados em oacutexido de caacutelcio supercalcinado e nem para qualquer

dosagem e reforccedilo de tubo de concreto Desse modo estudos direcionados devem ser realizados para

garantir a aplicaccedilatildeo dos resultados em situaccedilotildees especiacuteficas

Para a realizaccedilatildeo de estudos futuros que relacionam a aplicaccedilatildeo do aditivo baseado em oacutexido

de caacutelcio supercalcinado com concretos de consistecircncia seca os seguintes temas satildeo sugeridos

bull Comparaccedilatildeo desses resultados com os obtidos por meio da produccedilatildeo de tubos de concreto de

pequeno diacircmetro sem o reforccedilo de armadura

bull Produccedilatildeo de elementos de concreto com consistecircncia seca a fim de avaliar o efeito do aditivo

baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado na variaccedilatildeo dimensional como o procedimento da

norma ASTM C 1581 [62]

bull Comparaccedilatildeo da durabilidade de tubos de concreto produzidos com e sem o aditivo baseado em

oacutexido de caacutelcio supercalcinado

Comparaccedilatildeo desses resultados com os obtidos por meio da produccedilatildeo de tubos de concreto

com estudo em laboratoacuterio do teor oacutetimo de aacutegua para os concretos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 65

10 Publicaccedilotildees

O projeto em questatildeo resultou em uma publicaccedilatildeo de artigo em congresso nacional e um

depoacutesito de pedido de patente respectivamente conforme as referecircncias

OLIVEIRA C U POLIZEL M M SILVA C O QUARCIONI V A SALVADOR R

P Aplicaccedilatildeo de aditivos compensadores de retraccedilatildeo em concretos de consistecircncia seca 62deg

Congresso Brasileiro do Concreto Evento virtual IBRACON 2020

OLIVEIRA C U SILVA C O V A SALVADOR R P VANETTI R GIMENEZ A

B Produccedilatildeo de tubos de concreto com a adiccedilatildeo de aditivo compensador de retraccedilatildeo composto por

oacutexido de caacutelcio supercalcinado BR n 20 2020 019004 6 Depositantes SALVADOR R P

CHIMICA EDILE DO BRASIL LTDA e FERMIX INDUacuteSTRIA E COMEacuteRCIO LTDA Depoacutesito

23 set 2020

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 66

11 Referecircncias

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[2] SISTEMA NACIONAL DE INFORMACcedilOtildeES SOBRE SANEAMENTO 24o Diagnoacutestico

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[3] R C Escariz Anaacutelise comparativa de desempenho mecacircnico de tubos de concreto

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Engenharia de Construccedilatildeo Civil e Urbana) - Escola Politeacutecnica Universidade de Satildeo Paulo

Satildeo Paulo 2011 httpsdoiorg1011606D32011tde-09042012-122504

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caacutelcio supercalcinado 67

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido

de caacutelcio supercalcinado

Figura 16 - Produccedilatildeo dos corpos de prova de concreto (a) mistura dos materiais na betoneira (b)

preenchimento do molde com 1 camada de concreto (c) aplicaccedilatildeo de energia com o soquete para

compactaccedilatildeo do concreto 39

Figura 17 - Resultados meacutedios de absorccedilatildeo de aacutegua e iacutendice de vazios por imersatildeo e fervura obtidos

de amostras sem aditivo com 3 de aditivo e 5 de aditivo 42

Figura 18 - Principais dimensotildees (em mm) de tubos de concreto PA2 produzidos 45

Figura 19 - Montagem do conjunto molde e armadura para fabricaccedilatildeo de tubos de concreto (a)

fixaccedilatildeo da armadura no molde (b) transporte do conjunto para a maacutequina de vibro-compressatildeo 46

Figura 20 - Lanccedilamento do cimento no misturador para a produccedilatildeo do concreto para tubos 46

Figura 21 - Processo de produccedilatildeo do concreto para tubos (a) transporte de agregados na esteira (b)

lanccedilamento direto do aditivo no misturador 47

Figura 22 - Processo de moldagem do tubo de concreto (a) lanccedilamento do concreto no molde

metaacutelico (b) e (c) retirada do molde do tubo 48

Figura 23 - Produccedilatildeo de tubos de concreto (a) acabamento final com auxiacutelio de desempenadeira e

(b) cobertura do tubo com lona plaacutestica apoacutes o acabamento 49

Figura 24 - Ensaio de compressatildeo diametral para tubo de concreto (a) tubo posicionado na maacutequina

de ensaio com painel de controle e (b) destaque para o apoio de trecircs cutelos 50

Figura 25 - Resultados de compressatildeo diametral de trecircs tubos de concreto (a) amostra sem aditivo

(b) amostra com 3 de aditivo e (c) amostra com 5 de aditivo 51

Figura 26 - Comparaccedilatildeo de resultados de compressatildeo diametral de trecircs tubos de concreto entre as

amostras sem aditivo com 3 de aditivo e 5 de aditivo 52

Figura 27 - Resultados meacutedios de absorccedilatildeo de aacutegua e iacutendice de vazios por imersatildeo e fervura de

amostras de tubos de concreto sem aditivo com 3 de aditivo e 5 de aditivo 55

Figura 28 - Etapas preacutevias para a produccedilatildeo de tubos de concreto (a) montagem do reforccedilo de accedilo

(b) fixaccedilatildeo do reforccedilo de accedilo no molde 58

Figura 29 - Lanccedilamento manual do aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado no misturador para a

produccedilatildeo de tubos de concreto 59

Figura 30 - Silo de cimento gravitacional posicionado sobre o misturador para a fabricaccedilatildeo de tubos

de concreto 60

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido

de caacutelcio supercalcinado

Figura 31 - Transporte do concreto do misturador para o molde na maacutequina de vibro-compressatildeo a

partir do uso de esteiras rolantes 61

Figura 32 - Processo de cura de tubos de concreto com cobertura de lona plaacutestica apoacutes o acabamento

61

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido

de caacutelcio supercalcinado

LISTA DE TABELAS

Tabela 1 - Niacuteveis de atendimento com aacutegua e esgotos dos municiacutepios com prestadores de serviccedilos

participantes do SNIS em 2018 conforme a macrorregiatildeo geograacutefica e Brasil 13

Tabela 2 - Materiais selecionados para a realizaccedilatildeo da campanha experimental 19

Tabela 3 - Modelos estruturais utilizados para o refinamento de Rietveld para o ensaio de DRX 20

Tabela 4 - Diacircmetros das partiacuteculas de cimento e aditivo obtidos por granulometria a laser 22

Tabela 5 - Composiccedilatildeo mineraloacutegica do cimento CP V ARI RS por DRX 23

Tabela 6 - Composiccedilatildeo mineraloacutegica do aditivo por DRX 23

Tabela 7 - Anaacutelise de agregados 24

Tabela 8 - Anaacutelise das curvas de fluxo calor obtidas para amostras de pastas cimentiacutecias e a pasta

com 100 aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado 28

Tabela 9 - Composiccedilatildeo mineraloacutegica de pastas de cimento obtidas por DRX para amostras de pastas

cimentiacutecias sem aditivo e pasta com 3 e 5 de aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado 29

Tabela 10 - Dosagem de materiais para produccedilatildeo de 1 m3 de argamassa 34

Tabela 11 - Dosagem de materiais para produccedilatildeo de 1 m3 de concreto para fabricaccedilatildeo de tubos 38

Tabela 12 - Resultados meacutedios de resistecircncia agrave compressatildeo nas diferentes idades 41

Tabela 13 - Resultados de carga de fissura a partir do ensaio de compressatildeo diametral 53

Tabela 14 - Resultados de carga de ruptura a partir do ensaio de compressatildeo diametral 54

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido

de caacutelcio supercalcinado

SUMAacuteRIO

1 Introduccedilatildeo 1

11 Justificativa 2

12 Objetivos 3

13 Programa experimental 4

14 Estrutura do trabalho 4

2 Revisatildeo bibliograacutefica 6

21 Concreto 6

211 Hidrataccedilatildeo do cimento 6

212 Variaccedilatildeo dimensional 8

213 Aditivos para concreto 9

22 Aditivos compensadores de retraccedilatildeo baseados em oacutexido de caacutelcio supercalcinado 9

221 Definiccedilatildeo 9

222 Composiccedilatildeo 10

223 Mecanismo de accedilatildeo e influecircncia na hidrataccedilatildeo do cimento 10

224 Influecircncia nas propriedades do concreto 11

23 Tubos de concreto 12

231 Definiccedilatildeo 12

232 Processo de produccedilatildeo 14

233 Caracterizaccedilatildeo e normatizaccedilatildeo 16

234 Limitaccedilotildees tecnoloacutegicas 18

3 Caracterizaccedilatildeo de materiais 19

31 Materiais 19

32 Meacutetodos de caracterizaccedilatildeo 19

321 Cimento e aditivo 19

322 Agregados 21

33 Resultados e discussatildeo 21

331 Cimento e aditivo 21

332 Agregados 23

34 Conclusotildees do capiacutetulo 24

4 Anaacutelise da influecircncia do aditivo na cineacutetica e nos mecanismos de hidrataccedilatildeo 25

41 Materiais 25

42 Dosagem e preparaccedilatildeo de pastas de cimento 25

43 Meacutetodos 26

431 Calorimetria isoteacutermica 26

432 DRX 26

433 MEV 27

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido

de caacutelcio supercalcinado

44 Resultados e discussatildeo 27

441 Calorimetria isoteacutermica 27

442 DRX 29

443 MEV 30

45 Conclusotildees do capiacutetulo 33

5 Caracterizaccedilatildeo da estabilidade dimensional de argamassas 34

51 Composiccedilatildeo e preparo de argamassas 34

52 Meacutetodos 35

53 Resultados e discussatildeo 35

54 Conclusotildees do capiacutetulo 36

6 Produccedilatildeo de concreto em laboratoacuterio 38

61 Composiccedilatildeo e preparo de concretos 38

62 Meacutetodos de ensaio para avaliaccedilatildeo de concretos 40

621 Resistecircncia agrave compressatildeo 40

622 Absorccedilatildeo apoacutes imersatildeo e fervura e iacutendice de vazios 40

63 Resultados e discussatildeo 40

631 Resistecircncia agrave compressatildeo 40

632 Absorccedilatildeo apoacutes imersatildeo e fervura e iacutendice de vazios 42

64 Conclusotildees do capiacutetulo 42

7 Produccedilatildeo de tubos de concreto 44

71 Composiccedilatildeo de tubos de concreto 44

72 Descriccedilatildeo dos tubos 44

73 Processo de produccedilatildeo de tubos de concreto 45

74 Meacutetodos 49

741 Compressatildeo diametral 49

742 Absorccedilatildeo apoacutes imersatildeo e fervura e iacutendice de vazios 50

75 Resultados 50

751 Compressatildeo diametral 50

752 Absorccedilatildeo apoacutes imersatildeo e fervura e iacutendice de vazios 54

76 Conclusotildees do capiacutetulo 55

8 Procedimento de fabricaccedilatildeo cura e utilizaccedilatildeo de tubos de concreto com oacutexido de caacutelcio

supercalcinado 57

81 Conclusotildees do capiacutetulo 62

9 Conclusotildees 63

91 Aplicabilidade da pesquisa e sugestotildees para pesquisas futuras 64

10 Publicaccedilotildees 65

11 Referecircncias 66

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 1

1 Introduccedilatildeo

Elementos produzidos com concreto de consistecircncia seca satildeo amplamente utilizados no Brasil

como tubos de concreto Estes tubos tecircm vantagens competitivas para o uso em redes de aacuteguas

pluviais e de esgoto sanitaacuterio e podem ser produzidos com diacircmetros que variam entre 200 e 2000

mm e com espessuras miacutenimas de parede entre 45 e 180 mm [1] Tais caracteriacutesticas satildeo fundamentais

para que os tubos atendam as cargas miacutenimas isentas de dano em ensaios de compressatildeo e garantam

a estanqueidade do sistema

Eacute fato que o paiacutes necessita de imediato realizar a ampliaccedilatildeo dos sistemas de saneamento

baacutesico O relatoacuterio do Ministeacuterio das Cidades [2] indica baixos iacutendices de atendimento de saneamento

baacutesico no paiacutes Agrave vista do exposto eacute necessaacuterio investir no desenvolvimento tecnoloacutegico do sistema

de saneamento baacutesico do Brasil Para isso diversos estudos foram publicados com o intuito de

melhorar o desempenho de tubos de concreto a partir da reduccedilatildeo de limitaccedilotildees tecnoloacutegicas [34]

O uso de aditivos contribui para melhorar as propriedades do concreto no estado fresco e no

estado endurecido e estaacute difundido mundialmente [5] Assim eacute usual a aplicaccedilatildeo de aditivos em

concretos para atribuir vantagens teacutecnicas e econocircmicas Em relaccedilatildeo aos concretos de consistecircncia

plaacutestica aditivos satildeo utilizados para diversas finalidades como melhorar a trabalhabilidade do

concreto reduzir o consumo de cimento e aumentar a resistecircncia mecacircnica

Aditivos compensadores de retraccedilatildeo baseados em oacutexido de caacutelcio satildeo amplamente aplicados

na fabricaccedilatildeo de pisos industriais agrave niacutevel nacional e internacional [6] O uso desses aditivos atribui

vantagens para os pisos de concreto em relaccedilatildeo agrave melhoria da esteacutetica menor irregularidade dos

pisos aumento da vida uacutetil maior resistecircncia mecacircnica produccedilatildeo de maiores aacutereas de pisos sem o

uso de juntas de dilataccedilatildeo assim como menor frequecircncia de reparos

Aditivos baseados em oacutexido de caacutelcio supercalcinado apresentam expansatildeo volumeacutetrica de

cerca de 100 quando se hidratam o que compensa a retraccedilatildeo por secagem e a retraccedilatildeo autoacutegena da

matriz cimentiacutecia diminuindo possiacuteveis riscos de fissuraccedilatildeo relativos a esses fenocircmenos [6] Aleacutem

disso as fases formadas pela sua hidrataccedilatildeo podem preencher os poros da matriz diminuindo sua

porosidade e promovendo ganhos de resistecircncia [7] Esses fatos evidenciam o potencial de uso desses

aditivos para matrizes cimentiacutecias de aplicaccedilotildees diversas

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 2

Dessa forma o uso do aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado pode ser uma

alternativa viaacutevel para o aumento do desempenho de concretos aplicados em tubos Por outro lado

como o aditivo aumenta o teor de finos do concreto a determinaccedilatildeo do teor de umidade oacutetimo para

produccedilatildeo de tubos pode aumentar seu desempenho quando o aditivo eacute empregado Com isso pode

ser possiacutevel viabilizar o emprego deste tipo de aditivo neste processo industrial

Neste contexto esta pesquisa tem o objetivo de avaliar o uso do aditivo de oacutexido de caacutelcio

supercalcinado de nome comercial DRY D1 para a produccedilatildeo de concretos de consistecircncia seca

utilizados em tubos de concreto Os resultados do estudo podem ser aplicados para tubos utilizados

em redes de aacutegua pluviais e esgoto sanitaacuterio O trabalho foi desenvolvido com uma parceria entre a

Universidade Satildeo Judas Tadeu a Associaccedilatildeo Brasileira de Cimento Portland e as empresas Chimica

Edile do Brasil e Fermix Tubos

11 Justificativa

Sistemas compostos por tubos de concreto satildeo amplamente utilizados no Brasil com

vantagens competitivas para a aplicaccedilatildeo em redes de aacuteguas pluviais e de esgoto sanitaacuterio Apesar da

relevacircncia destes sistemas o Brasil possui um deacuteficit de saneamento baacutesico sendo esse maior em

relaccedilatildeo aos outros setores de infraestrutura [8] Desse modo eacute necessaacuterio investir no desenvolvimento

tecnoloacutegico de tubos de concreto

Agrave vista do exposto julgou-se pertinente o interesse de pesquisar de modo ineacutedito a utilizaccedilatildeo

de um aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado em concretos para a produccedilatildeo de tubos

Uma vez que estes aditivos satildeo amplamente utilizados na induacutestria de pavimentos industriais de

concreto e apresentam bons resultados em relaccedilatildeo agraves propriedades fiacutesicas e mecacircnicas de matrizes

cimentiacutecias

O emprego deste aditivo devido agrave sua propriedade expansiva pode promover tensotildees de

origem quiacutemica na matriz o que pode melhorar as propriedades fiacutesicas e mecacircnicas de tubos de

concreto Deste modo o aditivo composto por oacutexido de caacutelcio supercalcinado pode contribuir para o

aumento da resistecircncia mecacircnica de tubos de concreto sobretudo dos elementos reforccedilados com

armadura produzindo elementos que atendam aos requisitos mecacircnicos exigidos pela norma ABNT

NBR 8890 [9]

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 3

Mediante o exposto os resultados obtidos a partir do estudo satildeo de extrema importacircncia uma

vez que podem fornecer dados necessaacuterios para especificar concretos com desempenho superior para

a produccedilatildeo de tubos no paiacutes

O objeto de estudo apresenta interesses acadecircmicos e praacuteticos Em relaccedilatildeo ao propoacutesito

acadecircmico o projeto busca contribuir com a literatura atual em relaccedilatildeo agrave interaccedilatildeo de aditivos

baseados em oacutexido de caacutelcio supercalcinado com matrizes cimentiacutecias Ainda o projeto pode

incentivar uma seacuterie de paracircmetros a partir de trabalhos futuros que relacionam estes aditivos com

concretos de consistecircncia seca sobretudo para tubos de concreto

Do ponto de vista praacutetico compreender a influecircncia dos aditivos baseados em oacutexido de caacutelcio

supercalcinado nas propriedades de tubos de concreto pode levar agrave maior estabilidade volumeacutetrica

estanqueidade e resistecircncia mecacircnica destes elementos Aleacutem disso o objeto de estudo pode fornecer

referecircncias relevantes para a induacutestria de aditivos e de elementos cimentiacutecios como faacutebricas de tubos

de concreto Mediante o exposto um desenvolvimento na tecnologia de materiais cimentiacutecios e

aditivos baseados em oacutexido de caacutelcio supercalcinado pode ser obtido

12 Objetivos

O objetivo geral do trabalho eacute avaliar o uso de aditivo compensador de retraccedilatildeo baseado em

oacutexido de caacutelcio supercalcinado na fabricaccedilatildeo de tubos de concretos Para cumprir o objetivo geral

foram definidos os 5 objetivos especiacuteficos descritos a seguir

I Avaliar a influecircncia do aditivo composto por oacutexido de caacutelcio na cineacutetica nos mecanismos de

hidrataccedilatildeo e na microestrutura de misturas cimentiacutecias

II Analisar como o aditivo influecircncia as propriedades fiacutesicas e mecacircnicas de concretos produzidos

em laboratoacuterio

III Analisar a estabilidade dimensional de argamassas produzidas com o aditivo

IV Caracterizar as propriedades fiacutesicas e mecacircnicas de tubos de concreto fabricados com aditivo

baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado

Elaborar um procedimento praacutetico para a utilizaccedilatildeo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado na

fabricaccedilatildeo de tubos de concreto

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 4

13 Programa experimental

As etapas do programa experimental conduzido estatildeo descritas conforme a Figura 1 A

primeira etapa do estudo focou na caracterizaccedilatildeo de materiais utilizados nesta pesquisa A segunda

etapa se concentrou na anaacutelise da influecircncia do aditivo composto por oacutexido de caacutelcio supercalcinado

na cineacutetica nos mecanismos de hidrataccedilatildeo e na microestrutura de misturas cimentiacutecias

Figura 1 - Esquema do programa experimental conduzido

A terceira etapa do estudo analisou a influecircncia do aditivo nas propriedades fiacutesicas e

mecacircnicas de concretos produzidos em laboratoacuterio A quarta etapa contemplou a anaacutelise da influecircncia

do aditivo nas propriedades fiacutesicas de argamassas produzidas em laboratoacuterio A quinta etapa consistiu

na anaacutelise da influecircncia do aditivo nas propriedades fiacutesicas e mecacircnicas de tubos de concreto

produzidos na induacutestria Por fim foi apresentado um procedimento para a fabricaccedilatildeo de tubos de

concreto contendo aditivos compostos por oacutexido de caacutelcio supercalcinado

14 Estrutura do trabalho

Esta dissertaccedilatildeo estaacute organizada em dez capiacutetulos com o propoacutesito de facilitar o entendimento

dos conceitos abordados Neste capiacutetulo foram apresentados de maneira sucinta o quadro atual da

aplicaccedilatildeo de aditivos baseados em oacutexido de caacutelcio supercalcinado e de tubos de concreto a

justificativa da pesquisa objetivos e estrutura do trabalho

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 5

No capiacutetulo 2 eacute apresentada a revisatildeo bibliograacutefica que abrange aditivos baseados em oacutexido

de caacutelcio supercalcinado e tubos de concreto Para tal satildeo expostos os aspectos relevantes dos temas

como o mecanismo de hidrataccedilatildeo do oacutexido de caacutelcio e o ensaio de compressatildeo diametral para tubos

No capiacutetulo 3 eacute apresentada a caracterizaccedilatildeo de materiais utilizados na pesquisa Este capiacutetulo

descreve os meacutetodos de ensaio e os respectivos resultados da anaacutelise de materiais

No capiacutetulo 4 eacute apresentada a influecircncia do aditivo composto por oacutexido de caacutelcio

supercalcinado na cineacutetica nos mecanismos de hidrataccedilatildeo e na microestrutura de misturas

cimentiacutecias Para tal satildeo apresentados os meacutetodos de ensaio e resultados baseado na comparaccedilatildeo

entre a pasta sem aditivo e pastas produzidas com aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado

No capiacutetulo 5 satildeo apresentadas as anaacutelises da influecircncia do aditivo nas propriedades fiacutesicas

de argamassas produzidas em laboratoacuterio Satildeo apresentados o meacutetodo de ensaio de variaccedilatildeo

dimensional e os respectivos resultados com foco na comparaccedilatildeo entre o desempenho da argamassa

sem aditivo e argamassas produzidas com aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado

No capiacutetulo 6 satildeo mostradas as anaacutelises da influecircncia do aditivo nas propriedades fiacutesicas e

mecacircnicas de concretos Para estes concretos produzidos em laboratoacuterio o foco foi a comparaccedilatildeo

entre o desempenho do concreto sem aditivo e concretos produzidos com aditivo baseado em oacutexido

de caacutelcio supercalcinado

No capiacutetulo 7 eacute exposta avaliaccedilatildeo da produccedilatildeo de tubos de concreto produzidos na faacutebrica da

empresa Fermix Tubos para avaliar a influecircncia do aditivo nas propriedades fiacutesicas e mecacircnicas

desses artefatos Nesse sentido satildeo comparados tubos de concreto sem aditivo e tubos de concreto

produzidos com aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado analisados a partir dos meacutetodos

de ensaios e resultados expostos

No capiacutetulo 8 eacute apresentado um procedimento de fabricaccedilatildeo cura e utilizaccedilatildeo de tubos de

concreto com oacutexido de caacutelcio supercalcinado Desse modo satildeo apresentados estudos e normas

teacutecnicas pertinentes ao tema bem como as observaccedilotildees constatadas durante a produccedilatildeo de tubos de

concreto com o aditivo na faacutebrica de tubos

No capiacutetulo 9 satildeo apresentadas de forma resumida as principais conclusotildees obtidas nos

capiacutetulos anteriores da dissertaccedilatildeo Aleacutem disso satildeo propostas recomendaccedilotildees para a realizaccedilatildeo de

estudos futuros pertinentes ao tema No capiacutetulo 10 satildeo apresentadas as produccedilotildees teacutecnicas e

cientiacuteficas decorrentes da pesquisa desenvolvida

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 6

2 Revisatildeo bibliograacutefica

Neste capiacutetulo eacute apresentada a revisatildeo bibliograacutefica dos temas abordados nesse projeto de

pesquisa Os temas gerais abordados satildeo concreto aditivos compensadores de retraccedilatildeo baseados em

oacutexido de caacutelcio supercalcinado e tubos de concreto

21 Concreto

O uso do concreto produzido com cimento Portland foi descoberto no fim do seacuteculo XIX e

difundido no seacuteculo XX tornando-se o material mais consumido na atualidade depois da aacutegua [10]

Desse modo eacute possiacutevel considerar o concreto uma das descobertas mais relevantes do

desenvolvimento da humanidade com impacto direto na qualidade de vida da sociedade [10]

Concretos podem ser produzidos basicamente a partir da mistura entre ligante aacutegua e agregados

[11]

Contudo a competividade do mercado da construccedilatildeo civil e o desenvolvimento da tecnologia

dos materiais gerou a produccedilatildeo de concretos com melhor desempenho [11] Dessa forma na

atualidade eacute comumente utilizado o concreto com aditivos fibras pigmentos agregados especiais e

adiccedilotildees minerais [10] Entre esses os aditivos recebem destaque pois atribuem benefiacutecios para as

propriedades do estado fresco e endurecido do concreto aleacutem de gerar vantagens econocircmicas [12]

211 Hidrataccedilatildeo do cimento

O cimento Portland eacute um ligante hidraacuteulico composto essencialmente pela mistura de

cliacutenquer Portland e de sulfato de caacutelcio que satildeo moiacutedos ateacute obter aspecto de poacute fino Nesta mistura

podem ser adicionados materiais complementares conforme determina a norma ABNT NBR 16697

[13] o que caracteriza os diferentes tipos de cimento Portland

O cimento possui propriedades adesivas e coesivas e promove a uniatildeo de fragmentos minerais

em uma unidade compactada Este material hidraacuteulico quando misturado com aacutegua se hidrata [12] O

processo de hidrataccedilatildeo do cimento eacute um fenocircmeno complexo que ocorre a partir de diversas reaccedilotildees

quiacutemicas [13] Tal processo eacute exoteacutermico no qual os silicatos e aluminatos em contato com aacutegua

formam produtos hidratados

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 7

Assim a hidrataccedilatildeo do cimento ocorre entre as principais fases do cliacutenquer (C3S C2S C3A e

C4AF) gipsita (CaSO42H2O) e aacutegua Essas fases do cimento a partir de uma suspensatildeo interagem

em meio aquoso e resultam em propriedades adesivas que se desenvolvem ateacute formar um soacutelido

riacutegido Os produtos hidratados apresentam baixa solubilidade em aacutegua e contribuem para o

desenvolvimento de resistecircncia mecacircnica da matriz [12]

Para o estudo do processo de hidrataccedilatildeo do cimento eacute usual analisar a taxa de liberaccedilatildeo de

calor em relaccedilatildeo ao tempo decorrido Conforme ilustra a Figura 2 na primeira regiatildeo ldquoArdquo observa-

se que o primeiro pico de calor superior em relaccedilatildeo aos demais corresponde a diversos processos

como neutralizaccedilatildeo de cargas superficias das partiacuteculas de cimento dissoluccedilatildeo dos silicatos e

aluminatos e formaccedilatildeo de algumas fases hidratadas como a etringita [14]

Figura 2 - Fases de hidrataccedilatildeo do cimento Portland como visto em um calorimeacutetrico isoteacutermico [14]

Posteriormente na regiatildeo ldquoBrdquo da Figura 2 observa-se o periacuteodo de induccedilatildeo com lentas

velocidades de dissoluccedilatildeo e precipitaccedilatildeo de fases Depois disso nota-se na regiatildeo ldquoCrdquo que a liberaccedilatildeo

de calor aumenta gradativamente no periacuteodo de aceleraccedilatildeo visto que ocorre a hidrataccedilatildeo da alita

resultando no gel C-S-H e na precipitaccedilatildeo da portlandita [12]

Nessa fase os produtos de hidrataccedilatildeo se interconectam promovendo o enrijecimento e o

endurecimento da matriz [12] Apoacutes o pico principal observa-se a formaccedilatildeo do monossulfoaluminato

a partir da reaccedilatildeo do C3A com a etringita Depois disso as velocidades de reaccedilatildeo do processo

diminuem como indicado na regiatildeo ldquoDrdquo e ldquoErdquo da Figura 2 [12]

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 8

212 Variaccedilatildeo dimensional

Concretos apresentam variaccedilatildeo de volume gerada por diversos fatores aleacutem de mudanccedilas

externas de temperatura como a movimentaccedilatildeo de aacutegua no seu interior [15] Entre as principais

causas da variaccedilatildeo dimensional as mais relevantes satildeo a retraccedilatildeo por secagem a retraccedilatildeo plaacutestica e

a retraccedilatildeo autoacutegena [12]

A retraccedilatildeo plaacutestica manifesta-se durante o estado plaacutestico do concreto mediante a perda de

aacutegua superficial da matriz cimentiacutecia Essa retraccedilatildeo depende de diversos fatores como a quantidade

de aacutegua perdida pela superfiacutecie rigidez da mistura exsudaccedilatildeo da matriz cimentiacutecia e a temperatura e

umidade relativa do ambiente [12]

A retraccedilatildeo por secagem ocorre a partir da perda de aacutegua da pasta de cimento uma vez que o

concreto estaacute em contato com o ambiente externo Neste processo a perda de aacutegua livre eacute

predominante que ocorre concomitantemente com a movimentaccedilatildeo da aacutegua adsorvida aacutegua capilar

e aacutegua quimicamente combinada da matriz cimentiacutecia Entre esses eventos a perda de aacutegua adsorvida

eacute responsaacutevel por parte significativa da retraccedilatildeo por secagem [15]

Aleacutem disso ocorrem variaccedilotildees de reduccedilatildeo de volume de matrizes cimentiacutecias apoacutes o iniacutecio

da hidrataccedilatildeo do cimento sem considerar variaccedilotildees externas de temperatura e umidade Essa retraccedilatildeo

ocorre a partir da transferecircncia de aacutegua do interior dos poros capilares para realizar a hidrataccedilatildeo do

cimento anidro uma vez que natildeo haacute um suprimento de aacutegua para aumentar a umidade desses poros

novamente [12]

Assim os capilares provocam altas tensotildees capazes de gerar a contraccedilatildeo do volume original

de matrizes cimentiacutecia Esse processo de reduccedilatildeo de volume eacute denominada retraccedilatildeo autoacutegena [16]

Esse fenocircmeno de retraccedilatildeo pode aumentar mediante fatores como altas temperaturas externas o uso

de cimentos finos consumo elevado de cimento e relaccedilotildees aacuteguacimento menores [12]

As tensotildees geradas no concreto pela retraccedilatildeo podem exceder a resistecircncia agrave traccedilatildeo desses

elementos o que pode resultar na formaccedilatildeo de fissuras Dessa forma a variaccedilatildeo dimensional pode

comprometer o desempenho e a durabilidade de estruturas de concreto [15]

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 9

213 Aditivos para concreto

No Brasil aditivos para concreto satildeo amplamente utilizados como aditivos dispersantes

aceleradores e retardadores de pega compensadores de retraccedilatildeo e incorporadores de ar A norma

ABNT NBR 11768-1 [17] define aditivo para concreto como um produto adicionado e misturado

nesta matriz usualmente em quantidade natildeo superior a 5 sobre a massa de cimento O objetivo do

uso de aditivos eacute alterar as propriedades de concretos no estado fresco e endurecido [17]

Dessa forma eacute essencial a definiccedilatildeo assertiva do tipo de aditivo e de sua dosagem a partir das

suas propriedades e compatibilidade com o cimento Aleacutem disso deve-se levar em consideraccedilatildeo

paracircmetros como a capacidade de retenccedilatildeo de aacutegua do aditivo desenvolvimento de resistecircncias

iniciais e finais capacidade de incorporaccedilatildeo de ar entre outras Devido ao uso frequente de cimento

Portland composto no paiacutes eacute fundamental compreender a sua interaccedilatildeo com aditivos especificamente

para cada aplicaccedilatildeo [17]

22 Aditivos compensadores de retraccedilatildeo baseados em oacutexido de caacutelcio supercalcinado

221 Definiccedilatildeo

Aditivos compensadores de retraccedilatildeo baseados em oacutexido de caacutelcio supercalcinado satildeo muito

utilizados na composiccedilatildeo de pavimentos industriais de concreto Esses materiais permitem melhor

desempenho do pavimento pois satildeo agentes que compensam a retraccedilatildeo do concreto [6]

Os aditivos baseados em oacutexido de caacutelcio supercalcinado podem ser empregados como

substituiccedilatildeo de cimentos expansivos Desta forma eacute possiacutevel melhorar propriedades do concreto no

estado endurecido sem alterar o tipo de cimento utilizado [6]

Atualmenteesses materiais satildeo classificados como aditivos compensadores de retraccedilatildeo tipo

G segundo a classificaccedilatildeo da norma ABNT NBR 11768-1 [17] No Brasil seu desempenho eacute

caracterizado de acordo com a anaacutelise da variaccedilatildeo dimensional de concretos conforme a norma

ABNT NBR 16834 [18]

Em relaccedilatildeo agraves normas internacionais que avaliam o desempenho desses aditivos a partir da

variaccedilatildeo dimensional linear recebe destaque a ASTM C 157 [19] Ainda a ASTM C 878 [20] eacute

utilizada para avaliar elementos cimentiacutecios com variaccedilatildeo dimensional linear restringida

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 10

222 Composiccedilatildeo

O aditivo eacute inorgacircnico composto por oacutexido de caacutelcio supercalcinado possui aspecto de poacute

com uma granulometria especiacutefica e controlada O composto eacute produzido a partir de um tratamento

teacutermico especiacutefico para o carbonato de caacutelcio [6] O estudo realizado por Shi et al (2002) caracteriza

a hidrataccedilatildeo do oacutexido de caacutelcio a partir do seu processo de manufatura [21]

Em vista disso observou-se que o aumento de temperatura de calcinaccedilatildeo reduz a velocidade

das reaccedilotildees de hidrataccedilatildeo do oacutexido de caacutelcio o que altera as propriedades microestruturais [21] O

aditivo apresenta expansatildeo volumeacutetrica de aproximadamente 100 quando se hidrata [7]

223 Mecanismo de accedilatildeo e influecircncia na hidrataccedilatildeo do cimento

As reaccedilotildees de hidrataccedilatildeo do oacutexido de caacutelcio (CaO) ocorrem conforme as equaccedilotildees 1 e 2 sendo

o hidroacutexido de caacutelcio (portlandita) o produto de hidrataccedilatildeo formado [22]

Destaca-se que a expansatildeo gerada como consequecircncia da adiccedilatildeo de oacutexido de caacutelcio em

concretos ocorre a partir da pressatildeo exercida pelos cristais de portlandita durante a sua formaccedilatildeo Esta

reaccedilatildeo eacute altamente exoteacutermica e expansiva visto que o produto formado apresenta aproximadamente

duas vezes o volume dos reagentes [6]

Assim observa-se que o uso de aditivos baseados em caacutelcio em matrizes cimentiacutecias contribui

para o aumento da difusatildeo de iacuteons Ca2+ e para a adiccedilatildeo de hidroacutexido de caacutelcio Dessa forma estes

aditivos contribuem para a aceleraccedilatildeo da supersaturaccedilatildeo de caacutelcio dissolvido no meio liacutequido uma

vez que ocorre a maior concentraccedilatildeo do iacuteon Ca2+ em soluccedilatildeo [7]

Agrave medida que o teacutermino do periacuteodo de induccedilatildeo e o iniacutecio do processo de aceleraccedilatildeo satildeo funccedilatildeo

da supersaturaccedilatildeo da soluccedilatildeo com Ca2+ a inclusatildeo de aditivos baseados em caacutelcio eacute capaz de gerar a

aceleraccedilatildeo dos processos de hidrataccedilatildeo [23] Em vista disso estes aditivos podem acelerar a

precipitaccedilatildeo de produtos de hidrataccedilatildeo como o gel de C-S-H [67]

CaO + H2O Ca2+ + 2OH- 1

Ca2+ + 2OH- Ca(OH)2 2

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 11

224 Influecircncia nas propriedades do concreto

Concretos de retraccedilatildeo compensada satildeo caracterizados por uma expansatildeo nas primeiras idades

a qual pode compensar a retraccedilatildeo e reduzir significativamente a variaccedilatildeo dimensional do concreto a

longo prazo [11]

O processo de expansatildeo eacute capaz de gerar tensotildees internas desenvolvidas no concreto entre 01

e 07 MPa Para tal satildeo utilizados cimentos expansivos ou aditivos [11]Tal processo eacute beneacutefico em

relaccedilatildeo ao desempenho dos elementos cimentiacutecios e portanto do ponto de vista econocircmico [611]

Os aditivos de oacutexido de caacutelcio supercalcinado geram expansatildeo controlada em matrizes

cimentiacutecias e como resultado esses aditivos atuam principalmente na retraccedilatildeo por secagem e na

retraccedilatildeo autoacutegena de matrizes cimentiacutecias [6] Na Figura 3 observa-se o comportamento de variaccedilatildeo

dimensional de concretos de retraccedilatildeo compensada e de concretos convencionais [11]

Figura 3 - Variaccedilotildees dimensionais de um concreto convencional e um concreto de retraccedilatildeo compensada [11]

Aleacutem disso a hidrataccedilatildeo do oacutexido de caacutelcio pode gerar produtos expansivos que resultam em

incremento de resistecircncia de elementos de cimentiacutecios uma vez que podem acelerar a precipitaccedilatildeo

do gel de C-S-H [67] A Figura 4 ilustra a comparaccedilatildeo entre um concreto sem aditivo e um concreto

com aditivo composto por oacutexido de caacutelcio (CaO) Observa-se que no concreto com o aditivo houve

incremento de resistecircncia agrave compressatildeo em relaccedilatildeo agrave amostra referecircncia [25]

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 12

Figura 4 - Comparaccedilatildeo de curvas de resistecircncia agrave compressatildeo ao longo do tempo de um concreto sem aditivos

(Referecircncia) concreto com aditivo de oacutexido de caacutelcio (CaO) e concreto com aditivos de oacutexido de caacutelcio e redutor de

retraccedilatildeo (CaO+SRA) [25]

Agrave vista do exposto a bibliografia que relaciona a interaccedilatildeo entre o cimento e oacutexido de caacutelcio

necessita de estudos complementares a niacutevel internacional Para tal eacute necessaacuterio analisar a sinergia

entre a mistura do cimento e oacutexido de caacutelcio bem como a influecircncia das fases de cada componente

[6]

23 Tubos de concreto

231 Definiccedilatildeo

Os condutores de fluidos possuem amplo histoacuterico como as obras hidraacuteulicas de aquedutos

atribuiacutedas aos romanos alguns dos quais estatildeo preservados ateacute a atualidade A evoluccedilatildeo dos serviccedilos

de saneamento baacutesico no Brasil possui uma ampla cronologia Entre os fatos eacute possiacutevel destacar a

cidade do Rio de Janeiro no periacuteodo do impeacuterio a qual recebeu um modelo de sistema de esgoto antes

do aplicado em grandes cidades como Nova Iorque [26]

A histoacuteria da necessidade de canalizaccedilotildees enterradas estaacute intrinsicamente relacionada agrave

induacutestria dos tubos de concreto [27] Tal induacutestria foi consolidada a niacutevel mundial no iniacutecio do seacuteculo

XIX e foi desenvolvida ateacute os dias atuais principalmente para a composiccedilatildeo de redes de esgoto

sanitaacuterio e aacuteguas pluviais [26]

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 13

A partir dos anos 1960 foram inseridos no mercado equipamentos de produccedilatildeo por vibro-

compactaccedilatildeo e compressatildeo radial geralmente produzidos na Europa Nos anos seguintes o processo

de produccedilatildeo de tubos apresentou alto grau de automatizaccedilatildeo das instalaccedilotildees industriais [27] Ainda

destaca-se a alta flexibilidade de produccedilatildeo processos desde a composiccedilatildeo da armadura ateacute a cura

integrados e automatizados bem como moldes com diversas dimensotildees [27]

Apesar do extenso histoacuterico desses sistemas no Brasil o paiacutes apresenta baixos iacutendices de

atendimento de saneamento baacutesico como indica o relatoacuterio do Ministeacuterio das Cidades [2] O baixo

atendimento da demanda de coleta e tratamento de esgoto ocorre principalmente nas regiotildees Norte

e Nordeste do Brasil como pode ser observado na Tabela 1 [2]

Tabela 1 - Niacuteveis de atendimento com aacutegua e esgotos dos municiacutepios com prestadores de serviccedilos participantes do

SNIS em 2018 conforme a macrorregiatildeo geograacutefica e Brasil [2]

Macrorregiatildeo

Iacutendice de atendimento com rede () Iacutendice de tratamento dos

esgotos gerados () Aacutegua Coleta de esgotos

Total Urbano Total Urbano Total

Norte 571 696 105 133 217

Nordeste 742 887 28 363 362

Sudeste 91 959 792 837 501

Sul 902 986 452 519 454

Centro-Oeste 89 96 529 582 539

Brasil 836 928 532 609 463

Aleacutem disso o aumento progressivo das aacutereas urbanas altera as dinacircmicas destes ambientes

Por exemplo observa-se o acreacutescimo de aacutereas impermeabilizadas em aacutereas urbanas o que impede a

absorccedilatildeo de parte das aacuteguas pluviais pelo solo e pode sobrecarregar os sistemas de drenagem Por

conseguinte satildeo necessaacuterios investimentos nos sistemas de drenagem de aacuteguas pluviais a fim de

prevenir inundaccedilotildees alagamentos e portanto danos para a sociedade [28]

O desenvolvimento dos sistemas de saneamento baacutesico urbano eacute fundamental para evitar

doenccedilas enchentes e outros impactos negativos para a sociedade Dessa forma eacute fundamental que

redes de esgoto e de aacuteguas pluviais apresentem uma maior qualidade e por conseguinte um melhor

funcionamento Para tal eacute necessaacuterio investir no apropriado dimensionamento estrutural e de

capacidade de vazatildeo dos sistemas de esgoto e aacuteguas pluviais Aleacutem disso eacute fundamental aprimorar o

controle tecnoloacutegico do concreto aplicado em tubos [28]

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 14

232 Processo de produccedilatildeo

Tubos de concreto satildeo produzidos a partir da escolha apropriada de materiais que satildeo

selecionados com base na caracterizaccedilatildeo de ensaios de laboratoacuterios As proporccedilotildees dos materiais satildeo

determinadas para o concreto atender as propriedades fiacutesicas e mecacircnicas para sua aplicaccedilatildeo adequada

[29] Os concretos aplicados em tubos satildeo de consistecircncia seca a fim de aumentar a produtividade

da fabricaccedilatildeo de tubos Desse modo ocorre a sustentaccedilatildeo do formato do tubo em poucos minutos

devido agrave coesatildeo do concreto o que permite a desforma raacutepida e possibilita a reutilizaccedilatildeo das formas

O processo de fabricaccedilatildeo de tubos consiste no adensamento eneacutergico do concreto para

diminuir a absorccedilatildeo de aacutegua e garantir a resistecircncia mecacircnica requerida [27] Este processo de

adensamento eacute necessaacuterio pois concretos de consistecircncia seca logo apoacutes o lanccedilamento no molde

apresentam bolhas de ar que ocupam em torno de 20 do volume [20] Assim a vibraccedilatildeo gera a

fluidificaccedilatildeo da argamassa da mistura seca a fim de reduzir o atrito interno acomodar os agregados

grauacutedos e reduzir o iacutendice de vazios [20]

Aleacutem disso o adensamento eneacutergico do concreto busca proporcionar o contato eficiente da

aacutegua com o cimento o que eacute essencial para as reaccedilotildees de hidrataccedilatildeo Este processo de adensamento

consiste nos sistemas de vibraccedilatildeo simples vibrocompressatildeo e centrifugaccedilatildeo radial O sistema de

vibraccedilatildeo simples eacute usual para tubos de concreto de pequenos diacircmetros e sem armadura [27]

Os equipamentos de compressatildeo radial satildeo compostos por prensas radiais que possuem um

molde exterior e um eixo rotatoacuterio hidraacuteulico Este eixo possui um sistema de roletes que realizam

um movimento de rotaccedilatildeo em alta velocidade sendo capaz de comprimir o concreto lanccedilado na

maacutequina contra o molde exterior Como resultado o tubo eacute produzido como ilustra a Figura 5 [27]

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 15

Figura 5 - Produccedilatildeo de tubos de concreto com equipamento de compressatildeo radial [27]

A norma ABNT NBR 8890 [9] determina o uso de qualquer tipo de cimento Portland na

produccedilatildeo dos tubos de concreto que natildeo satildeo utilizados em meios agressivos Nesse contexto eacute usual

a aplicaccedilatildeo do cimento CP V ARI RS na induacutestria de produccedilatildeo de tubos de concreto para aplicaccedilatildeo

em transporte de esgoto sanitaacuterio Este fato ocorre porque o concreto produzido com esse tipo de

cimento proporciona uma alta resistecircncia inicial o que permite uma desforma mais raacutepida dos tubos

e uma alta resistecircncia a sulfatos

Os tubos de concreto podem ser produzidos sem reforccedilo denominados tubos simples assim

como podem possuir reforccedilo estrutural composto por armadura ou fibras de accedilo A norma ABNT

NBR 8890 [9] classifica tubos simples de esgoto e de aacuteguas pluviais respectivamente como ES e

PS Da mesma forma a norma classifica tubos armados de esgoto e de aacuteguas pluviais

respectivamente como EA e PA Aleacutem disso a ABNT NBR 8890 [9] determina para os tubos o

encaixe macho e fecircmea assim como o encaixe ponta e bolsa como ilustra a Figura 6 Os tubos

aplicados em esgoto sanitaacuterio devem possuir junta elaacutestica e nos tubos aplicados em redes de aacuteguas

pluviais as juntas podem ser elaacutesticas ou riacutegidas

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 16

(a) (b)

Figura 6 - Semicorte longitudinal tiacutepico de tubos com encaixe (a) macho e fecircmea e (b) ponta e bolsa [9]

233 Caracterizaccedilatildeo e normatizaccedilatildeo

A capacidade de resistecircncia de tubos de concreto eacute determinada pelo ensaio de compressatildeo

diametral No Brasil este ensaio eacute regulamentado de acordo com a norma ABNT NBR 8890 [9] Para

tubos com reforccedilo convencional o ensaio de compressatildeo diametral permite determinar as cargas de

fissura e de ruptura a partir de um carregamento contiacutenuo e comparar esses resultados com os valores

miacutenimos da norma

Os resultados do ensaio de resistecircncia agrave compressatildeo diametral permitem verificar a classe de

resistecircncia do tubo conforme especificado em projeto para a aplicaccedilatildeo de tubos em redes de aacuteguas

pluviais ou redes de esgoto sanitaacuterio A carga miacutenima isenta de dano corresponde agrave carga de fissura

do tubo o que permite classificar o elemento conforme a ABNT NBR 8890 [9]

A carga miacutenima de ruptura eacute a forccedila maacutexima obtida no ensaio de compressatildeo diametral e eacute

equivalente ao estado-limite uacuteltimo de ruiacutena do tubo conforme a classificaccedilatildeo da ABNT NBR 8890

[9] As cargas miacutenimas de fissura e de ruptura de tubos satildeo calculadas a partir dos respectivos valores

de carga total dividida pelo comprimento uacutetil do tubo na unidade kNm

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 17

A avaliaccedilatildeo de compressatildeo diametral possui diversos meacutetodos de montagem do aparato de

ensaio Conforme Zaidler (1983 apud Figueiredo e Neto 2002) entre esses meacutetodos destacam-se

ensaio de trecircs cutelos ensaio de dois cutelos ensaio de colchatildeo de areia e ensaio de Minnesota como

ilustra Figura 7 [29]

(a) (b) (c) (d)

Figura 7 - Meacutetodos de ensaio de tubos ensaios de (a) trecircs cutelos (b) dois cutelos (c) colchatildeo de areia e (d) Minnesota

[29]

No Brasil o meacutetodo de ensaio mais aplicado eacute o de trecircs cutelos conforme recomenda a ABNT

NBR 8890 [9] Esse meacutetodo consiste no apoio do tubo em dois cutelos de madeira inferiores e no

carregamento a partir de um cutelo superior centralizado e articulado o qual pode conter cutelo de

madeira entre esse e o tubo para ajustes de altura A Figura 8 ilustra o aparato de ensaio de compressatildeo

diametral Apoacutes a ruptura dos tubos satildeo extraiacutedos testemunhos para determinar a absorccedilatildeo de aacutegua

do concreto

Figura 8 - Esquema do ensaio de compressatildeo diametral para tubo de encaixe ponta e bolsa visto que L eacute o comprimento

uacutetil do tubo [9]

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 18

234 Limitaccedilotildees tecnoloacutegicas

Tubos de concreto compotildeem redes de sistemas enterrados nos quais a ocorrecircncia de falhas

pode gerar danos seacuterios e onerosos A ABNT NBR 8890 [9] limita o valor de absorccedilatildeo de aacutegua dos

tubos de concreto uma vez que tubos porosos podem facilitar a contaminaccedilatildeo do liacutequido no interior

dos tubos bem como podem gerar a poluiccedilatildeo do meio externo

Em vista disso eacute necessaacuterio investir no desenvolvimento tecnoloacutegico de tubos de concreto

Para tal diversos estudos foram publicados com o intuito de melhorar o desempenho de tubos de

concreto a partir da reduccedilatildeo das limitaccedilotildees do concreto de consistecircncia seca como estabilidade

volumeacutetrica e capacidade de resistir agrave esforccedilos [34]

Nesse sentido nota-se que o uso de aditivos e adiccedilotildees pode gerar melhorias para o concreto

aplicado em tubos Entre os materiais com potencial de gerar melhor desempenho do concreto

aplicado em tubos recebem destaque os aditivos

Em concretos de consistecircncia seca os aditivos contribuem para melhorar algumas

propriedades como a hidrataccedilatildeo do cimento propriedades mecacircnicas preenchimento do molde e

aspecto final dos elementos Dessa forma eacute possiacutevel reduzir a porosidade aumentar a resistecircncia

mecacircnica e a produtividade da fabricaccedilatildeo a partir do uso de aditivos [8]

A melhoria de desempenho de um tubo de concreto poderaacute acarretar no amplo ganho de

qualidade no sistema final mediante o nuacutemero de repeticcedilotildees desses elementos Agrave vista disso nota-se

a relevacircncia de diminuir limitaccedilotildees de desempenho em relaccedilatildeo ao concreto aplicado em tubos

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 19

3 Caracterizaccedilatildeo de materiais

Neste capiacutetulo eacute apresentada a caracterizaccedilatildeo dos materiais empregados na produccedilatildeo de tubos

de concreto Os materiais analisados satildeo o cimento CP V ARI RS aditivo de oacutexido de caacutelcio

supercalcinado e agregados

31 Materiais

Os materiais selecionados para a campanha experimental estatildeo descritos na Tabela 2 O

aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado DRY D1 foi fornecido pela empresa Chimica Edile do

Brasil e os demais materiais foram providenciados pela empresa Fermix Tubos

Tabela 2 - Materiais selecionados para a realizaccedilatildeo da campanha experimental

Material Tipo Fornecedor

Cimento CP V ARI RS InterCement Ijaciacute

Agregado miuacutedo Areia artificial graniacutetica Embu - Mogi

Agregado grauacutedo Brita graniacutetica (B0 e B1) Pau Pedra

Aditivo compensador de retraccedilatildeo Oacutexido de caacutelcio supercalcinado (DRY D1) Chimica Edile do Brasil

Aacutegua Deionizada (para pastas e argamassas) e

potaacutevel (para concretos) USJT

O cimento e o DRY D1 foram armazenados em sacos plaacutesticos vedados e mantidos em local

reservado para evitar absorccedilatildeo de aacutegua e carbonataccedilatildeo [13] Os agregados foram previamente secos

em estufa na temperatura 105 ordmC ateacute a massa constante

32 Meacutetodos de caracterizaccedilatildeo

321 Cimento e aditivo

Massa especiacutefica

O cimento e o aditivo foram caracterizados pela determinaccedilatildeo de suas respectivas massas

especiacuteficas utilizando o frasco de Le Chatelier e querosene segundo a ABNT NBR 16605 [32]

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 20

Distribuiccedilatildeo do tamanho de partiacutecula

A distribuiccedilatildeo do tamanho de partiacutecula foi realizada por granulometria a laser em uma

suspensatildeo em etanol absoluto no equipamento Malvern Mastersizer V363 da Malvern Instruments

Difraccedilatildeo de raios-X

A composiccedilatildeo mineraloacutegica desses compostos foi determinada por difraccedilatildeo de raios-X

(DRX) O ensaio foi realizado em um difratocircmetro PANalytical XrsquoPert PRO MPD Alpha1 em

geometria de reflexatildeo Bragg-Brentano θ2θ equipado com um detector Pixel (comprimento ativo de

3347 ordm) e uma fenda divergente fixa de 05 o

Esse equipamento opera com radiaccedilatildeo CuKα1 filtrada por Ni (λ = 15418 Aring) na voltagem de

45 kV e corrente de 40 mA Os porta-amostras eram ciliacutendricos com diacircmetro de 16 mm e

profundidade de 25 mm Foram carregados por backloading e girados a 2 rps [33]

Os difratogramas foram obtidos de 4 o2θ a 80 o2θ com passo de 0013 o2θ e 100 spasso

Foram analisados quantitativamente pelo meacutetodo de Rietveld utilizando o programa XrsquoPert

HighScore Plus com os modelos estruturais apresentados na Tabela 3 O conteuacutedo de fases amorfas

foi determinado pelo meacutetodo do padratildeo externo [33] utilizando alumina em poacute (SRM 676a NIST)

como uma referecircncia padratildeo

Tabela 3 - Modelos estruturais utilizados para o refinamento de Rietveld para o ensaio de DRX

Fase Foacutermula Sistema cristalino Nuacutemero PDF Coacutedigo ICSD Referecircncia

Alita Ca3SiO5 Monocliacutenico 01-070-8632 94742 [34]

Belitam Ca2SiO4m Monocliacutenico 01-083-0460 79550 [35]

Belitao Ca2SiO4o Ortorrocircmbico 01-086-0399 81097 [36]

Aluminato de caacutelcio Ca3Al2O6c Cuacutebico 00-038-1429 1841 [37]

Aluminato de caacutelcio Ca3Al2O6o Ortorrocircmbico 00-032-0150 1880 [38]

Ferroaluminato de caacutelcio Ca2AlFeO5 Ortorrocircmbico 01-071-0667 9197 [39]

Gipsita CaSO42H2O Monocliacutenico 00-033-0311 151692 [40]

Sulfato de caacutelcio

hemidratado CaSO4middot05H2O Monoclinic 00-041-0224 380286 [41]

Anidrita CaSO4 Ortorrocircmbico 01-086-2270 40043 [42]

Calcita CaCO3 Romboeacutedrico 01-083-0577 79673 [43]

Dolomita CaMg(CO3)2 Trigonal 01-075-1761 31335 [44]

Oacutexido de caacutelcio CaO Cubic 00-043-1001 75785 [45]

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 21

Tabela 3 - Modelos estruturais utilizados para o refinamento de Rietveld para o ensaio de DRX (continuaccedilatildeo)

Fase Foacutermula Sistema cristalino Nuacutemero PDF Coacutedigo ICSD Referecircncia

Portlandita Ca(OH)2 Romboeacutedrico 01-072-0156 15741 [46]

Etringita Ca6Al2(SO4)3

(OH)1226H2O Hexagonal 00-041-1451 155395 [47]

Monosulfoaluminato

de caacutelcio

3CaOAl2O3

CaSO412H2O Romboeacutedrico - 24461 [48]

Hemicarboaluminato

de caacutelcio

Ca4Al2(OH)12

OH05CO34H2O Romboeacutedrico 00-041-0221 263124 [49]

Monocarboaluminato

de caacutelcio

Ca4Al2(OH)12

CO35H2O Tricliacutenico 01-087-0493 59327 [50]

Alumina (padratildeo) Al2O3 Romboeacutedrico 01-081-2267 73725 [51]

322 Agregados

Os agregados miuacutedo e grauacutedo foram caracterizados pela absorccedilatildeo de aacutegua respectivamente

conforme a ABNT NBR NM 30 [52] e ABNT NBR NM 53 [53] Aleacutem disso os agregados miuacutedo e

grauacutedo foram analisados pela determinaccedilatildeo da massa especiacutefica

33 Resultados e discussatildeo

331 Cimento e aditivo

Massa especiacutefica

A massa especiacutefica do cimento e do aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado foram 305 e

313 gcm3 respectivamente Os valores determinados estatildeo bastante proacuteximos de resultados

presentes na literatura [6] Dessa forma o valor da massa especiacutefica determinado para o aditivo se

enquadra no valor especificado pela norma ABNT NBR 11768-1 [17]

Distribuiccedilatildeo do tamanho de partiacutecula

As curvas de distribuiccedilatildeo do tamanho de partiacutecula determinadas por granulometria a laser do

cimento e do aditivo estatildeo apresentadas na Figura 9 A partir dessa anaacutelise foram obtidos os

resultados apresentados na Tabela 4 Observa-se que o cimento CP V ARI RS apresenta distribuiccedilatildeo

de tamanho de partiacutecula mais fina que o aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 22

Figura 9 - Curvas de distribuiccedilatildeo do tamanho de partiacutecula do cimento CP V ARI RS e aditivo

Tabela 4 - Diacircmetros das partiacuteculas de cimento e aditivo obtidos por granulometria a laser

Diacircmetro Cimento Aditivo

d10 (microm) 380 56

d50 (microm) 136 191

d90 (microm) 342 1080

Difraccedilatildeo de raios-X

As composiccedilotildees mineraloacutegicas do cimento e do aditivo estatildeo apresentadas na Tabela 5 e na

Tabela 6 respectivamente As fases encontradas no cimento CP V ARI RS estatildeo de acordo com a

literatura teacutecnica [2354] O aditivo apresentou quantidade de oacutexido de caacutelcio de 90 predominante

em relaccedilatildeo agrave outras composiccedilotildees como hidroacutexido de caacutelcio calcita e dolomita De acordo com esses

resultados o aditivo estaacute de acordo com o prescrito na norma ABNT NBR 11768-1 [17]

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 23

Tabela 5 - Composiccedilatildeo mineraloacutegica do cimento CP V ARI RS por DRX

Fase Quantidade ( em massa)

C3S 589

C2S 114

C3Ac 58

C3Ao 21

C4AF 79

Ca(OH)2 12

CaCO3 27

CaSO405H2O 68

CaSO4 17

SiO2 15

Soma total 1000

Tabela 6 - Composiccedilatildeo mineraloacutegica do aditivo por DRX

Fase Quantidade ( em massa)

CaO 905

MgO 03

Ca(OH)2 52

CaCO3 15

CaMg(CO3)2 26

Soma total 1000

332 Agregados

A absorccedilatildeo de aacutegua e a massa especiacutefica dos agregados miuacutedo e grauacutedo estatildeo apresentados na

Tabela 7 A caracterizaccedilatildeo dos agregados forneceu resultados que contribuem com a seleccedilatildeo de

materiais adequados para a produccedilatildeo de tubos de concreto e auxilia a reproduccedilatildeo da pesquisa

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 24

Tabela 7 - Anaacutelise de agregados

Item Agregado miuacutedo Agregado grauacutedo B0 Agregado grauacutedo B1

Absorccedilatildeo de aacutegua () 295 084 036

Massa especiacutefica (gcm3) 278 281 289

34 Conclusotildees do capiacutetulo

Neste capiacutetulo foram analisados os materiais empregados no estudo para a realizaccedilatildeo da

campanha experimental Os materiais analisados satildeo o cimento o aditivo de oacutexido de caacutelcio

supercalcinado e os agregados Para tal foram realizados os ensaios de massa especiacutefica distribuiccedilatildeo

do tamanho de partiacutecula e difraccedilatildeo de raios-X

A partir dos resultados de massa especiacutefica nota-se que o aditivo de oacutexido de caacutelcio

supercalcinado estaacute conforme os paracircmetros da ABNT NBR 11768-1 [17] e estudos anteriores [6]

Observa-se a partir das curvas de distribuiccedilatildeo do tamanho de partiacutecula que o cimento CP V ARI RS

apresenta distribuiccedilatildeo de tamanho de partiacutecula mais fina que o aditivo de oacutexido de caacutelcio

supercalcinado

Conforme a anaacutelise obtida do ensaio de difraccedilatildeo de raios-X observa-se que o aditivo

composto por oacutexido de caacutelcio supercalcinado estaacute de acordo com os paracircmetros da ABNT NBR

11768-1 [17] para aditivos compensadores de retraccedilatildeo tipo G Conforme o ensaio as fases

encontradas no cimento CP V ARI RS estatildeo conforme a bibliografia [2354]

A partir da anaacutelise dos agregados obteve-se resultados de absorccedilatildeo de aacutegua e massa especiacutefica

com o objetivo de fornecer paracircmetros para a seleccedilatildeo de agregados utilizados na produccedilatildeo de tubos

de concreto e facilitar a reproduccedilatildeo da pesquisa

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 25

4 Anaacutelise da influecircncia do aditivo na cineacutetica e nos mecanismos de hidrataccedilatildeo

No capiacutetulo em questatildeo eacute apresentado o procedimento experimental empregado para analisar

a influecircncia do aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado na cineacutetica e nos mecanismos de

hidrataccedilatildeo do CP V ARI RS Para tal satildeo analisados e discutidos os ensaios de calorimetria

isoteacutermica de DRX e de Microscopia Eletrocircnica de Varredura (MEV)

41 Materiais

Os materiais utilizados nessa parte da campanha experimental foram o cimento CP V ARI RS

o aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado e aacutegua deionizada conforme descrito no item

31

42 Dosagem e preparaccedilatildeo de pastas de cimento

As pastas foram produzidas com uma relaccedilatildeo aacuteguacimento (ac) fixa igual a 045 conforme

o usual para tubos de concreto Os teores de aditivo selecionados foram de 10 20 30 40 50 e 60

sobre a massa de cimento ( smc) conforme recomendaccedilatildeo do fabricante

Aleacutem disso para a relaccedilatildeo ac de 045 foi produzida uma pasta somente com o aditivo e aacutegua

bem como foi produzida uma pasta com o cimento e aacutegua consideradas como as amostras de

referecircncia para anaacutelise comparativa

Para a produccedilatildeo de cada amostra 200 g de pasta foram preparadas pela preacute-mistura de cimento

e aditivo seguido da adiccedilatildeo de aacutegua e homogeneizaccedilatildeo por 1 min usando um agitador IKA RW 20

acoplado a um eixo R1342 de 4 lacircminas a 1500 rpm

Apoacutes esse tempo o agitador foi desligado e as paredes internas do recipiente foram limpas

durante 30 s com uma espaacutetula Entatildeo a pasta foi homogeneizada novamente por 1 min a 1500 rpm

no agitador Concluiacutedo o processo de mistura a pasta foi destinada para o ensaio correspondente

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 26

43 Meacutetodos

431 Calorimetria isoteacutermica

Calorimetria isoteacutermica foi realizada a 23 ordmC durante 24 h com 87 g de pasta de cimento

utilizando um caloriacutemetro isoteacutermico TAMAir (TA Instruments) de 8 canais Esse ensaio foi

realizado para analisar a cineacutetica de hidrataccedilatildeo de pastas de cimento com diferentes teores de aditivo

As pastas analisadas foram a referecircncia (sem aditivo) e as pastas contendo 10 20 30 40

50 e 60 de aditivo sobre a massa de cimento Aleacutem disso foi feita uma pasta apenas contendo

aditivo e aacutegua na relaccedilatildeo 10 045 em massa para anaacutelise comparativa

432 DRX

A DRX foi utilizada para determinar a composiccedilatildeo das pastas de cimento com 24 h de

hidrataccedilatildeo utilizando o procedimento descrito no item 321 Foram utilizadas as pastas de cimento

produzidas com 3 e 5 de aditivo bem como a pasta de referecircncia sem aditivo A hidrataccedilatildeo das

pastas foi paralisada 24 h apoacutes sua preparaccedilatildeo pelo meacutetodo da troca de solvente [55] Esse meacutetodo

foi empregado porque natildeo afeta a estabilidade e a cristalinidade de aluminatos hidratados [55]

O procedimento de troca de solvente consiste em 6 passos primeiramente a pasta foi imersa

em isopropanol (razatildeo solventepasta igual a 10) por 1 h a -4 ordmC Em segundo lugar o solvente foi

substituiacutedo por um novo volume de isopropanol (razatildeo solventepasta igual a 10) e a pasta foi mantida

imersa por 1 h a -4 ordmC Em terceiro lugar o solvente foi substituiacutedo por um novo volume de

isopropanol (razatildeo solventepasta igual a 50) e a imersatildeo ocorreu por 24 h a -4 ordmC

Apoacutes essa etapa o isopropanol foi substituiacutedo por eacuteter dietiacutelico (razatildeo solventepasta igual a

25) e a pasta foi mantida imersa por 24 h a -4 ordmC Em seguida o solvente foi removido e a amostra

foi seca por 30 min a 40 ordmC Finalmente a pasta foi moiacuteda em moinho de aacutegata ateacute atingir tamanho

maacuteximo de partiacutecula igual a 63 microm

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 27

433 MEV

Microscopia Eletrocircnica de Varredura foi realizada para analisar a microestrutura das pastas

de cimento com aditivos na idade de 24 h Foram ensaiadas as mesmas amostras utilizadas para DRX

em idade especiacutefica Os ensaios foram executados em um microscoacutepio modelo Quanta FEG 650 na

voltagem de 20 kV A superfiacutecie analisada foi a de fratura recobertas com carbono A morfologia

dos hidratos precipitados foi avaliada por feixe de eleacutetrons secundaacuterios e sua composiccedilatildeo quiacutemica foi

avaliada por espectroscopia de raios-X por dispersatildeo de energia (EDS)

44 Resultados e discussatildeo

441 Calorimetria isoteacutermica

As curvas de fluxo de calor estatildeo apresentadas na Figura 10 e na Figura 11 Os pontos

caracteriacutesticos das curvas de fluxo de calor foram determinados seguindo o procedimento de Salvador

et al [56] e estatildeo na Tabela 8 As conclusotildees derivadas dessa anaacutelise estatildeo apresentadas

subsequentemente

Figura 10 - Curvas de fluxo de calor de pastas de 0 a 1 h para amostras de pastas cimentiacutecias e a pasta com 100

aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 28

Figura 11 - Curvas de fluxo de calor de pastas de 0 a 24 h para amostras de pastas cimentiacutecias e a pasta 100 aditivo

Tabela 8 - Anaacutelise das curvas de fluxo calor obtidas para amostras de pastas cimentiacutecias e a pasta com 100 aditivo de

oacutexido de caacutelcio supercalcinado

Pasta teor de

aditivo ( smc)

Periacuteodo de

induccedilatildeo (h)

Taxa de reaccedilatildeo

do pico principal

(mWgh)

Fluxo de calor

maacuteximo (mWg)

Energia liberada

no pico principal

(Jg)

Energia

liberada ateacute

24 h (Jg)

00 1396 105 574 3844 3170

10 1238 124 624 4024 3456

20 1257 113 616 4074 3437

30 1069 125 655 4202 3630

40 1115 121 643 4276 3594

50 983 131 699 4396 3833

60 974 129 705 4482 3872

Na Figura 10 observa-se que a reaccedilatildeo do aditivo com aacutegua gera um intenso pico de liberaccedilatildeo

de calor A hidrataccedilatildeo do oacutexido de caacutelcio gerando hidroacutexido de caacutelcio eacute potencialmente exoteacutermica

Essa reaccedilatildeo eacute raacutepida e termina aproximadamente 1 h apoacutes a mistura do aditivo com aacutegua Na Figura

11 eacute possiacutevel verificar que natildeo ocorrem reaccedilotildees quiacutemicas nessa pasta ateacute 24 h

A partir da anaacutelise das curvas de pastas de cimento com diferentes teores de aditivo na Figura

11 observa-se que a inclusatildeo do aditivo na pasta acelera a cineacutetica de reaccedilotildees de hidrataccedilatildeo Quanto

maior o teor de aditivo adicionado menor eacute o tempo de induccedilatildeo maior a velocidade de reaccedilatildeo maior

a intensidade do pico principal de hidrataccedilatildeo e maior a energia liberada pelos processos de hidrataccedilatildeo

Tal fato eacute devido agrave promoccedilatildeo da formaccedilatildeo e da precipitaccedilatildeo de C-S-H na matriz [6]

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 29

Tais fatos ocorrem porque a inclusatildeo de aditivos contendo caacutelcio e a adiccedilatildeo de hidroacutexido de

caacutelcio em sistemas cimentiacutecios contribuem para aumentar a concentraccedilatildeo do iacuteon Ca2+ em soluccedilatildeo

fazendo com que o meio liacutequido atinja a supersaturaccedilatildeo mais rapidamente [7]

Como o final do periacuteodo de induccedilatildeo e o iniacutecio do processo de aceleraccedilatildeo dependem da

supersaturaccedilatildeo da soluccedilatildeo com Ca2+ a inclusatildeo de aditivo acelera os processos de hidrataccedilatildeo [23]

Com isso eacute possiacutevel concluir que o aditivo acelera o endurecimento da pasta e pode conferir aumento

de resistecircncia mecacircnica da matriz cimentiacutecia Tais resultados estatildeo coerentes com os encontrados na

literatura [67]

Ainda a partir da anaacutelise da Figura 11 foram selecionadas as dosagens de aditivo de 30 e 50

sobre a massa de cimento que foram utilizadas nas etapas seguintes da campanha experimental

Esses teores receberam destaque pois satildeo valores intermediaacuterios que apresentaram resultados de taxa

de reaccedilatildeo do pico principal maiores em relaccedilatildeo aos demais teores adjacentes

442 DRX

A Tabela 9 apresenta a composiccedilatildeo mineraloacutegica obtidas a partir da anaacutelise de DRX para

pastas de cimento com 24 h de hidrataccedilatildeo As amostras analisadas foram sem aditivo e com 3 e 5

de aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado

Tabela 9 - Composiccedilatildeo mineraloacutegica de pastas de cimento obtidas por DRX para amostras de pastas cimentiacutecias sem

aditivo e pasta com 3 e 5 de aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado

Amostra 24 h Sem aditivo 3 de aditivo 5 de aditivo

Fase Quantidade ( em massa)

C3S 313 269 258

C2S 60 55 54

C3A 47 49 49

C4AF 31 36 36

CaCO3 59 58 58

Etringita 138 136 136

Ca(OH)2 151 183 178

Fases amorfas 199 213 231

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 30

A partir da anaacutelise de DRX nota-se que as amostras com aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio

supercalcinado possuem maior presenccedila de portlandita O emprego de 3 e 5 de aditivo aumentou

o teor de portlandita em relaccedilatildeo agrave pasta sem aditivo respectivamente de 212 e 179 Desse modo

observa-se que os resultados da anaacutelise de DRX estatildeo conforme observado na bibliografia pois a

reaccedilatildeo de hidrataccedilatildeo do aditivo eacute capaz de gerar portlandita [6]

Ao analisar os resultados do ensaio de DRX observa-se que as amostras com o aditivo

possuem maior teor de fases amorfas As amostras com 3 e 5 de aditivo apresentaram aumento

do teor de fases amorfas em relaccedilatildeo agrave pasta sem aditivo respectivamente de 70 e 161 Nota-se

que esse fato estaacute relacionado agrave presenccedila de C-S-H nas amostras e os resultados estatildeo conforme a

bibliografia pois a hidrataccedilatildeo do oacutexido de caacutelcio pode acelerar a precipitaccedilatildeo do gel de C-S-H em

matrizes cimentiacutecias [67]

443 MEV

As imagens obtidas por MEV das amostras sem o aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado

com 3 e 5 de aditivo satildeo mostradas na Figura 12b

A partir da comparaccedilatildeo entre a Figura 13a e Figura 13b nota-se que a amostra com 3 de

aditivo apresenta maior presenccedila de hidroacutexido de caacutelcio e gel de C-S-H Ainda em relaccedilatildeo agrave Figura

13a e Figura 13c observa-se maior presenccedila de gel de C-S-H na amostra com 5 de aditivo Desse

modo a partir da anaacutelise visual das Figuras nota-se que as pastas com aditivo de oacutexido de caacutelcio

supercalcinado podem apresentar maior presenccedila de gel de C-S-H como observado na literatura [14]

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 31

(a)

(b)

(c)

Figura 12 - Imagens obtidas por MEV de pastas cimentiacutecias para as amostras (a) sem aditivo (b) com 3 de aditivo e

(c) 5 de aditivo

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 32

(a)

(b)

(c)

Figura 13 - Imagens obtidas por MEV de pastas cimentiacutecias para as amostras (a) sem aditivo (b) com 3 de aditivo e

(c) 5 de aditivo

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 33

Dessa forma a anaacutelise dos resultados de MEV estaacute de acordo com o observado nos ensaios

anteriores principalmente em relaccedilatildeo agrave anaacutelise de calorimetria isoteacutermica na qual observou-se que os

aditivos baseados em oacutexido de caacutelcio satildeo capazes de gerar a aceleraccedilatildeo dos processos de hidrataccedilatildeo

e consequentemente a precipitaccedilatildeo de produtos de hidrataccedilatildeo como o gel de C-S-H [23] Aleacutem

disso essa anaacutelise estaacute conforme a bibliografia uma vez que a reaccedilatildeo de hidrataccedilatildeo do aditivo eacute capaz

de gerar hidroacutexido de caacutelcio [6]

45 Conclusotildees do capiacutetulo

Neste capiacutetulo foram analisadas amostras de pastas cimentiacutecias baseadas nos ensaios de

calorimetria isoteacutermica DRX e MEV O ensaio de calorimetria isoteacutermica analisou pastas cimentiacutecias

com o aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado nos teores de 10 20 30 40 50 e 60

sobre a massa de cimento Ainda o ensaio analisou uma amostra de pasta cimentiacutecia sem o aditivo e

uma pasta composta somente do aditivo

A partir dos resultados de calorimetria isoteacutermica observa-se que a reaccedilatildeo do aditivo com aacutegua

gera um intenso pico de liberaccedilatildeo de calor uma vez que a hidrataccedilatildeo do oacutexido de caacutelcio gerando

hidroacutexido de caacutelcio eacute potencialmente exoteacutermica Ainda observa-se que conforme ocorre o aumento

o teor do aditivo menor eacute o tempo de induccedilatildeo maior a velocidade de reaccedilatildeo maior a intensidade do

pico principal de hidrataccedilatildeo e maior a energia liberada pelos processos de hidrataccedilatildeo

As anaacutelises de DRX e MEV foram realizadas para as amostras de pastas sem aditivo e com

3 e 5 do aditivo Nota-se a partir da anaacutelise de DRX que o uso do aditivo aumentou o teor de

portlandita e de fases amorfas correspondentes ao teor de C-S-H conforme a bibliografia [67]

Observa-se na anaacutelise de MEV que o aditivo natildeo alterou de forma significativa a

microestrutura da pasta cimentiacutecia pois as amostras possuem deposiccedilatildeo de produto similares

Entretanto nota-se que a amostra com 3 de aditivo apresenta maior presenccedila de portlandita e gel

de C-S-H Aleacutem disso nota-se na amostra com 5 de aditivo maior presenccedila de gel de C-S-H

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 34

5 Caracterizaccedilatildeo da estabilidade dimensional de argamassas

Com o objetivo de caracterizar o aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado foi

realizado o ensaio de variaccedilatildeo dimensional Este ensaio eacute caracteriacutestico para aditivos compensadores

de retraccedilatildeo uma vez que permite determinar a influecircncia do aditivo na expansatildeo de matrizes

cimentiacutecias conforme determina a ABNT NBR 11768-1 [17]

51 Composiccedilatildeo e preparo de argamassas

A fim de permitir a moldagem dos corpos de prova para o ensaio de determinaccedilatildeo da variaccedilatildeo

dimensional a dosagem de concreto consistecircncia seca foi adaptada para uma argamassa de

consistecircncia plaacutestica Esta alteraccedilatildeo foi necessaacuteria pois os moldes do ensaio possuem pinos metaacutelicos

rosqueados em seu interior os quais natildeo podem sofrer os deslocamentos gerados durante o processo

de moldagem de concretos de consistecircncia seca

A adaptaccedilatildeo da dosagem de concreto para a argamassa foi realizada de forma experimental

mantendo-se fixa a quantidade de cimento e a relaccedilatildeo aacuteguacimento aplicada na dosagem do concreto

Por outro lado a quantidade de agregado miuacutedo foi reduzida em 234 e o agregado grauacutedo foi

retitado da dosagem com o objetivo de garantir uma argamassa de consistecircncia plaacutestica conforme

apresentado na Tabela 10 O aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado foi empregado nas dosagens

de 3 e 5 sobre a massa de cimento

Tabela 10 - Dosagem de materiais para produccedilatildeo de 1 m3 de argamassa

Material Tipo Dosagem (kgm3) Traccedilo unitaacuterio em massa

Cimento CP V ARI RS 3100 100

Agregado miuacutedo Areia artificial graniacutetica 86728 271

Aacutegua Potaacutevel 1457 047

As argamassas foram preparadas em argamassadeira orbital marca Perfecta Curitiba com

capacidade de 20 L com a preacute-mistura do cimento e do aditivo por 30 s a 136 rpm adiccedilatildeo e mistura

da aacutegua por 60 s a 281 rpm e adiccedilatildeo e mistura da areia por 90 s a 281 rpm

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 35

52 Meacutetodos

Imediatamente apoacutes a finalizaccedilatildeo da mistura corpos de prova prismaacuteticos 75 mm x 75 mm x

285 mm (largura x altura x comprimento) foram moldados segundo a norma ABNT NBR 16834 [57]

O processo de cura dos corpos de prova foi realizado conforme determinado por Nunes et al [15]

com o objetivo de simular a cura usual de tubos de concreto

Os autores propuseram a adaptaccedilatildeo da norma ASTM C 157 [19] que consiste na seguinte

metodologia imediatamente apoacutes a moldagem dos corpos de prova estes foram recobertos por papel

filme e colocados em cacircmara uacutemida depois de 1 dia os corpos de prova foram retirados da cacircmara

uacutemida e desformados

A primeira leitura da variaccedilatildeo dimensional foi realizada conforme o procedimento da norma

ABNT NBR 16834 [57] mantendo-se a posiccedilatildeo do corpo de prova de acordo com a indicaccedilatildeo de

seta como mostra a Tabela 14 Em seguida os corpos de prova foram mantidos na cacircmara seca ateacute a

leitura de 180 dias

Figura 14 - Aparato para determinaccedilatildeo para o ensaio de variaccedilatildeo dimensional A seta azul indica a posiccedilatildeo do corpo de

prova durante o ensaio

53 Resultados e discussatildeo

Os resultados obtidos na anaacutelise de variaccedilatildeo dimensional estatildeo apresentados na Figura 15

Observa-se que houve uma reduccedilatildeo da retraccedilatildeo nas amostras com aditivos em relaccedilatildeo agrave amostra

referecircncia sem aditivo Assim argamassas produzidas com o aditivo apresentaram maior estabilidade

volumeacutetrica quando comparadas agraves argamassas referecircncia

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 36

Figura 15 - Resultados de variaccedilatildeo dimensional por idade de argamassas para amostras sem aditivo com 3 de aditivo

e 5 de aditivo

A amostra referecircncia apresentou variaccedilatildeo dimensional de -0089 A reduccedilatildeo de retraccedilatildeo aos

28 dias de idade de ensaio foi de 337 e 787 com o emprego de 3 e 5 de aditivo sobre a massa

de cimento com resultados de variaccedilatildeo dimensional respectivamente de -0086 e -0082

Desse modo para a amostra com 5 de aditivo a reduccedilatildeo de retraccedilatildeo aos 28 dias de idade eacute

maior que o miacutenimo de 5 determinado para caracterizar o aditivo compensador de retraccedilatildeo

conforme a ABNT NBR 11768-1 [17] para aditivos compensadores de retraccedilatildeo tipo G

Observa-se que a maior reduccedilatildeo do valor de variaccedilatildeo dimensional foi de 0008 para 7 dias

a partir da comparaccedilatildeo entre a argamassa referecircncia e a argamassa com 5 de aditivo A reduccedilatildeo de

variaccedilatildeo dimensional foi similar entre as leituras a partir de 7 dias

De acordo com o observado no item 42 a inclusatildeo do aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio

supercalcinado em matrizes cimentiacutecias aumenta a quantidade de portlandita disponiacutevel Os cristais

de portlandita exercem uma pressatildeo durante a sua formaccedilatildeo o que gera uma reaccedilatildeo expansiva Assim

o uso do aditivo compensa a retraccedilatildeo por secagem e a retraccedilatildeo autoacutegena da matriz cimentiacutecia

54 Conclusotildees do capiacutetulo

Neste capiacutetulo foi avaliada a variaccedilatildeo dimensional de amostras de argamassa sem aditivo e

com 3 e 5 de aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado Observa-se que nas amostras

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 37

com 3 e 5 de aditivo houve reduccedilatildeo de retraccedilatildeo aos 28 dias de idade respectivamente de 337 e

787 em relaccedilatildeo agrave amostra sem aditivo As amostras apresentaram comportamento similar ao longo

do ensaio realizado ateacute 180 dias

A amostra com 5 de aditivo apresentou reduccedilatildeo de retraccedilatildeo aos 28 dias em relaccedilatildeo agrave

amostra sem aditivo conforme determina a ABNT NBR 11768-1 [17] para aditivos compensadores

de retraccedilatildeo tipo G Desse modo nota-se que argamassas produzidas com o aditivo possuem maior

estabilidade volumeacutetrica

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 38

6 Produccedilatildeo de concreto em laboratoacuterio

Concretos foram produzidos em laboratoacuterio com o propoacutesito de avaliar a influecircncia do uso

do aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado nestas amostras Para tal foram realizados os ensaios de

resistecircncia agrave compressatildeo e absorccedilatildeo de aacutegua apoacutes imersatildeo e fervura e iacutendice de vazios As amostras

de concreto analisadas foram as contendo 3 e 5 de aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado

assim como a amostra sem aditivo

61 Composiccedilatildeo e preparo de concretos

A fim de analisar a aplicaccedilatildeo do aditivo compensador de retraccedilatildeo em tubos de concreto optou-

se por utilizar uma dosagem de concreto normalmente empregada para a fabricaccedilatildeo de tubos Esse

concreto caracteriza-se por uma consistecircncia seca pois os tubos satildeo moldados por vibro-compactaccedilatildeo

e os moldes satildeo removidos aproximadamente 5 min apoacutes sua moldagem

A dosagem de concreto utilizada estaacute descrita na Tabela 11 desenvolvida pela empresa

Fermix Tubos para fabricar tubos tipo PA-2 com reforccedilo de armadura metaacutelica Foram utilizados os

materiais descritos no capiacutetulo 3

Tabela 11 - Dosagem de materiais para produccedilatildeo de 1 m3 de concreto para fabricaccedilatildeo de tubos

Material Tipo Dosagem (kgm3) Traccedilo unitaacuterio em massa

Cimento CP V ARI RS 3100 100

Agregado miuacutedo Areia artificial graniacutetica 11315 365

Agregado grauacutedo Brita graniacutetica B0 2263 073

Agregado grauacutedo Brita graniacutetica B1 5301 171

Aacutegua Potaacutevel 1457 047

Observa-se que a dosagem de concreto em questatildeo possui relaccedilatildeo aacuteguacimento inferior agrave

050 conforme determina a ABNT NBR 8890 [9] para tubos destinados agrave redes de aacutegua pluvial Aleacutem

disso o traccedilo de concreto possui um teor de argamassa igual a 656 conforme meacutetodo do IPT

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 39

(1+teor de agregado miuacutedo por quilograma de cimento 1+ teor de agregado total por quilograma de

cimento) [3031]

O teor de argamassa utilizado eacute aproximadamente 20 superior ao teor em concretos

convencionais para garantir melhor acabamento superficial do tubo e o recobrimento adequado das

armaduras utilizadas para reforccedilo do elemento

Os concretos selecionados para anaacutelise foram o de referecircncia (sem aditivo) e contendo 3 e

5 de aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado sobre a massa de cimento Lotes de 25 L

foram produzidos em betoneira estacionaacuteria de 50 L eixo vertical e mistura forccedilada conforme

determina a ABNT NBR 12821 [58] O procedimento de mistura pode ser visto na Figura 16a

(a) (b) (c)

Figura 16 - Produccedilatildeo dos corpos de prova de concreto (a) mistura dos materiais na betoneira (b) preenchimento do

molde com 1 camada de concreto (c) aplicaccedilatildeo de energia com o soquete para compactaccedilatildeo do concreto

Imediatamente apoacutes a mistura do concreto foram moldados corpos de prova ciliacutendricos na

dimensatildeo de 100 mm de diacircmetro por 200 mm de altura A moldagem dos corpos de prova foi

realizada com o auxiacutelio de soquete metaacutelico dotado de guia para aplicaccedilatildeo de energia conforme

descreve a ABNT NBR 7182 [59]

O processo de moldagem dos corpos de prova estaacute apresentado nas Figura 16b e Figura 16c

Os corpos de prova foram desmoldados 24 h apoacutes a moldagem cobertos com lona plaacutestica e mantidos

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 40

no laboratoacuterio em condiccedilotildees de temperatura e umidade respectivamente de 23plusmn1 ordmC e 58plusmn2 de ateacute

a data de realizaccedilatildeo dos ensaios

62 Meacutetodos de ensaio para avaliaccedilatildeo de concretos

621 Resistecircncia agrave compressatildeo

O ensaio de resistecircncia agrave compressatildeo tem o intuito de verificar a influecircncia do uso do aditivo

na resistecircncia mecacircnica de concretos O ensaio foi realizado com 3 corpos de prova ciliacutendricos de

100 mm de diacircmetro e 200 mm de altura retificados nas idades de 1 3 e 28 dias Foi utilizada uma

prensa universal TONI PACT 3000 de 100 tf A velocidade de aplicaccedilatildeo de pressatildeo foi igual a 045

MPas seguindo as recomendaccedilotildees da ABNT NBR 5739 [60]

622 Absorccedilatildeo apoacutes imersatildeo e fervura e iacutendice de vazios

O ensaio tem o intuito de verificar a influecircncia do aditivo na porosidade acessiacutevel agrave aacutegua da

matriz Este foi realizado com 3 corpos de prova ciliacutendricos de 100 mm de diacircmetro e 200 mm de

altura para a idade de 28 dias seguindo a ABNT NBR 9778 [61]

Os corpos de prova foram imersos em aacutegua por 3 dias e sua massa saturada foi determinada

Entatildeo foram secos a 60 oC por 3 dias e sua massa seca foi medida A absorccedilatildeo de aacutegua foi calculada

pela diferenccedila entre a massa saturada e seca em valores porcentuais em relaccedilatildeo agrave massa seca

63 Resultados e discussatildeo

631 Resistecircncia agrave compressatildeo

A Tabela 12 resume os resultados meacutedios de resistecircncia agrave compressatildeo dos concretos com o

desvio padratildeo e anaacutelise de variacircncia ldquoAnovardquo de cada medida Observa-se clara influecircncia do aditivo

compensador de retraccedilatildeo no aumento de resistecircncia mecacircnica do concreto em relaccedilatildeo agrave referecircncia

A amostra com 5 de aditivo apresentou maior resistecircncia agrave compressatildeo em todas as idades

analisadas

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 41

A partir da anaacutelise da Tabela 12 em relaccedilatildeo agrave Anova com uma confiabilidade de 95 obteve-

se o valor de ldquoprdquo inferior a 005 (5) para as amostras nas idades de ensaio de 1 3 e 28 dias Assim

observa-se que a diferenccedila entre as amostras referecircncia com 30 de aditivo e com 50 de aditivo

satildeo estatisticamente significativas para as trecircs idades de ensaio analisadas

Tabela 12 - Resultados meacutedios de resistecircncia agrave compressatildeo nas diferentes idades

Amostra fcm1 (MPa) fcm3 (MPa) fcm28 (MPa)

Sem aditivo 119 plusmn 056 149 plusmn 015 181 plusmn 078

30 de aditivo 130 plusmn 040 187 plusmn 051 197 plusmn 064

50 de aditivo 140 plusmn 050 196 plusmn 035 209 plusmn 028

Anova 00057 00019 00306

p

Concretos produzidos com o aditivo apresentaram maiores resistecircncias agrave compressatildeo que o

concreto referecircncia em todas as idades analisadas Empregando 3 de aditivo a resistecircncia agrave

compressatildeo aumenta 92 255 e 88 nas idades de 1 3 e 28 dias respectivamente Concretos

produzidos com 5 do aditivo apresentaram valores de resistecircncia a compressatildeo 177 315 e 157

superiores ao concreto referecircncia nas idades de 1 3 e 28 dias respectivamente

Conforme observado nos resultados de calorimetria isoteacutermica o aditivo compensador de

retraccedilatildeo contribui para acelerar a cineacutetica de hidrataccedilatildeo do cimento o que eacute capaz de aumentar o

preenchimento dos poros da matriz cimentiacutecia Assim essa aceleraccedilatildeo contribui para aumentar a

velocidade de formaccedilatildeo e precipitaccedilatildeo de C-S-H na matriz Com isso o emprego do aditivo promove

aumento na resistecircncia agrave compressatildeo do concreto

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 42

632 Absorccedilatildeo apoacutes imersatildeo e fervura e iacutendice de vazios

Os resultados obtidos de absorccedilatildeo de aacutegua e iacutendice de vazios por imersatildeo e fervura para

concretos na idade de 28 dias estatildeo apresentados na Figura 17 com o desvio padratildeo de cada resultado

Concretos produzidos com 3 de aditivo apresentaram valores de absorccedilatildeo de aacutegua e iacutendice de vazios

51 e 67 inferiores em relaccedilatildeo agrave amostra sem aditivo Empregando 5 do aditivo a absorccedilatildeo de

aacutegua e iacutendice de vazios diminuiacuteram 80 e 90 respectivamente

Figura 17 - Resultados meacutedios de absorccedilatildeo de aacutegua e iacutendice de vazios por imersatildeo e fervura obtidos de amostras sem

aditivo com 3 de aditivo e 5 de aditivo

Os resultados do ensaio de absorccedilatildeo de aacutegua e iacutendice de vazios por imersatildeo e fervura estatildeo

de acordo com o observado nos resultados de calorimetria isoteacutermica e resistecircncias agrave compressatildeo

pois o uso do aditivo promove o preenchimento dos poros de elementos cimentiacutecios

64 Conclusotildees do capiacutetulo

Neste capiacutetulo foram analisadas amostras de concreto produzidas em laboratoacuterio para os

ensaios de resistecircncia agrave compressatildeo e absorccedilatildeo de aacutegua apoacutes imersatildeo e fervura e iacutendice de vazios As

amostras de concreto analisadas foram as contendo 3 e 5 de aditivo de oacutexido de caacutelcio

supercalcinado comparadas em relaccedilatildeo agrave amostra sem aditivo

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 43

Concretos produzidos com 3 de aditivo apresentaram ganho de resistecircncia agrave compressatildeo de

92 255 e 88 nas idades de 1 3 e 28 dias respectivamente A amostra com 5 de aditivo

apresentou aumento de valores de resistecircncia agrave compressatildeo de 177 315 e 157 nas idades de 1 3

e 28 dias respectivamente em relaccedilatildeo agrave amostra sem aditivo

A anaacutelise ldquoAnovardquo foi aplicada entre as amostras e comprovou a significacircncia dos resultados

para as trecircs idades de ensaio analisadas

Os resultados obtidos a partir do ensaio de absorccedilatildeo de aacutegua e iacutendice de vazios por imersatildeo e

fervura apresentam valores menores para as amostras com o aditivo em relaccedilatildeo agrave amostra sem

aditivo Entretanto os resultados obtidos natildeo possuem diferenccedila significativa entre as amostras

analisadas o que prejudica a anaacutelise da influecircncia do aditivo nas propriedades fiacutesicas do concreto

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 44

7 Produccedilatildeo de tubos de concreto

Neste capiacutetulo eacute apresentado o processo de produccedilatildeo de tubos de concreto com o objetivo de

analisar a influecircncia do aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado nas propriedades fiacutesicas e

mecacircnicas desses elementos Os resultados do estudo compreendem tubos utilizados em redes de

aacutegua pluviais e esgoto sanitaacuterio Para tal satildeo analisados e discutidos os ensaios de compressatildeo

diametral e absorccedilatildeo de aacutegua por imersatildeo e fervura

71 Composiccedilatildeo de tubos de concreto

Os materiais aplicados nessa parte da campanha experimental estatildeo descritos na Tabela 2 e

no item 31 A dosagem utilizada para a produccedilatildeo de tubos de concreto foi fornecida pela empresa

Fermix Tubos para fabricar tubos tipo PA-2 com reforccedilo de armadura metaacutelica conforme descrito na

Tabela 11 e no item 61 Optou-se pela produccedilatildeo dessa categoria de tubos pois satildeo amplamente

utilizados no Brasil

Para a produccedilatildeo de tubos de concreto foram usadas as dosagens de amostras sem aditivo e

com 3 e 5 de aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado Assim foram produzidas trecircs

misturas diferentes conforme a amostra com trecircs tubos de concreto para cada amostra

72 Descriccedilatildeo dos tubos

Os tubos de concreto produzidos nesse estudo tinham diacircmetro nominal de 1000 mm como

ilustra a Figura 18 O diacircmetro nominal de 1000 mm foi selecionado com o objetivo de facilitar o

processo de produccedilatildeo uma vez que a faacutebrica manteacutem o conjunto de peccedilas e de armaduras disponiacuteveis

para este diacircmetro devido sua ampla utilizaccedilatildeo O volume estimado de cada tubo de concreto eacute de

05292 m3

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 45

Figura 18 - Principais dimensotildees (em mm) de tubos de concreto PA2 produzidos

Estudos com tubos de concreto com diacircmetro nominal de 1000 mm satildeo encontrados na

bibliografia [3] Os tubos satildeo classificados como PA2 a partir da classe de resistecircncia destinados

para atender o transporte de aacuteguas pluviais conforme a norma ABNT NBR 8890 [9] O reforccedilo

estrutural com armadura foi idecircntico para todos os tubos produzidos conforme o modelo padratildeo da

faacutebrica para tubos PA2 A composiccedilatildeo deste reforccedilo foi determinada conforme a ABNT NBR 8890

[9]

Aleacutem disso para manter o padratildeo de produccedilatildeo os tubos foram moldados a partir do

procedimento de produccedilatildeo da faacutebrica Dessa forma os materiais foram provenientes da mesma fonte

os tubos foram moldados no mesmo dia de forma subsequente e a partir dos mesmos equipamentos

e matildeo de obra Os materiais e dosagens empregados satildeo conforme o descrito no item 61

73 Processo de produccedilatildeo de tubos de concreto

Em primeiro lugar o accedilo foi cortado e a armadura foi previamente montada na Fermix Tubos

por uma equipe especializada Posteriormente a armadura foi fixada no interior do molde do tubo de

concreto com o auxiacutelio de um anel como mostra a Figura 19a Em seguida o conjunto (molde e

armadura) foi transportado para o interior da maacutequina de vibro-compressatildeo com o auxiacutelio do sistema

de pontes rolantes como apresenta a Figura 19b

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 46

(a) (b)

Figura 19 - Montagem do conjunto molde e armadura para fabricaccedilatildeo de tubos de concreto (a) fixaccedilatildeo da armadura no

molde (b) transporte do conjunto para a maacutequina de vibro-compressatildeo

Apoacutes o posicionamento correto do molde foi iniciada a produccedilatildeo de concreto Para tal foi

utilizada a maacutequina disponiacutevel na faacutebrica do modelo VRF e marca Menegotti A primeira etapa do

processo automaacutetico de produccedilatildeo do concreto consiste no lanccedilamento do cimento no misturador

como mostra a Figura 20

Figura 20 - Lanccedilamento do cimento no misturador para a produccedilatildeo do concreto para tubos

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 47

A segunda etapa do processo consiste no lanccedilamento de agregados no misturador a partir da

esteira como apresenta a Figura 21a O processo de mistura dos materiais foi de 150 s para a

produccedilatildeo de 1 m3 de concreto Previamente o aditivo compensador de retraccedilatildeo foi pesado

manualmente a partir de balanccedila eletrocircnica portaacutetil e foi colocado no misturador por um operador

no iniacutecio da mistura como mostra a Figura 21b

(a) (b)

Figura 21 - Processo de produccedilatildeo do concreto para tubos (a) transporte de agregados na esteira (b) lanccedilamento direto

do aditivo no misturador

Em seguida o concreto foi lanccedilado diretamente no equipamento de vibro-compressatildeo a partir

de esteiras automaacuteticas como apresenta a Figura 22a Por fim o procedimento de compactaccedilatildeo da

ponta do tubo de concreto apoacutes o preenchimento total do molde foi realizado a partir de anel

giratoacuterio Apoacutes a compactaccedilatildeo do concreto o conjunto (tubo de concreto no interior do molde) foi

imediatamente transportado para o piso para a retirada do molde com o auxiacutelio do sistema de pontes

rolantes como mostram as Figura 22b e Figura 22c

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 48

(a) (b) (c)

Figura 22 - Processo de moldagem do tubo de concreto (a) lanccedilamento do concreto no molde metaacutelico (b) e (c)

retirada do molde do tubo

Observou-se que durante o processo de produccedilatildeo dos tubos com 3 de aditivo a consistecircncia

do concreto desses tubos foi similar em relaccedilatildeo aos tubos sem aditivo Por outro lado observou-se

que o processo de produccedilatildeo dos tubos com 5 de aditivo apresentou um concreto mais consistente

durante a moldagem em relaccedilatildeo ao tubo de referecircncia

Dessa forma foi possiacutevel a moldagem de todos os tubos sem a adiccedilatildeo de aacutegua em relaccedilatildeo agrave

dosagem prevista O uso da mesma dosagem para todos os tubos permite comparar de forma efetiva

o efeito do aditivo nas amostras em questatildeo

Apoacutes a retirada dos moldes os tubos receberam acabamento final realizado por um operador

com o uso de desempenadeira e broxa plaacutesticas como mostra a Figura 23a Assim o tubo de concreto

foi coberto com lona plaacutestica por dois dias para evitar a perda de aacutegua como mostra a Figura 23b

Os tubos foram mantidos em local coberto e expostos ao ar ateacute a realizaccedilatildeo dos ensaios

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 49

(a) (b)

Figura 23 - Produccedilatildeo de tubos de concreto (a) acabamento final com auxiacutelio de desempenadeira e (b) cobertura do tubo

com lona plaacutestica apoacutes o acabamento

74 Meacutetodos

741 Compressatildeo diametral

A anaacutelise de compressatildeo diametral permite determinar a influecircncia do aditivo nas

propriedades mecacircnicas dos tubos de concreto de acordo com a ABNT NBR 8890 [9] O ensaio de

compressatildeo diametral foi realizado na Fermix Tubos a partir do meacutetodo de trecircs cutelos com a maacutequina

da marca Kratus e com ceacutelula de carga de 60 ton A velocidade de aplicaccedilatildeo de carga durante o ensaio

foi igual a 20 kNmin como recomenda a ABNT NBR 8890 [9]

Neste meacutetodo de ensaio o tubo de concreto foi apoiado em dois cutelos de madeira inferiores

separados em 20 cm e um cutelo de madeira superior centralizado acoplado ao equipamento

articulado O deslocamento vertical foi medido no ensaio conforme o deslocamento do pistatildeo como

mostra a Figura 24a e Figura 24b

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 50

(a) (b)

Figura 24 - Ensaio de compressatildeo diametral para tubo de concreto (a) tubo posicionado na maacutequina de ensaio com

painel de controle e (b) destaque para o apoio de trecircs cutelos

742 Absorccedilatildeo apoacutes imersatildeo e fervura e iacutendice de vazios

A influecircncia do aditivo nos tubos de concreto foi determinada conforme a ABNT NBR 9778

[61] Para tal foram extraiacutedos 3 testemunhos de cada conjunto de tubos de concreto em torno de 1

kg cada como determina a ABNT NBR 8890 [9] Os corpos de prova foram analisados em relaccedilatildeo agrave

absorccedilatildeo de aacutegua e iacutendice de vazios apoacutes saturaccedilatildeo e fervura conforme descrito no item 622

75 Resultados

751 Compressatildeo diametral

A Figura 25a apresenta os resultados de compressatildeo diametral individuais de trecircs tubos de

concreto para a amostra sem aditivo Observa-se que os trecircs tubos apresentaram comportamento

diferente ao longo de todo deslocamento principalmente os tubos ldquosem aditivo 2rdquo e ldquosem aditivo 3rdquo

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 51

(a)

(b)

(c)

Figura 25 - Resultados de compressatildeo diametral de trecircs tubos de concreto (a) amostra sem aditivo (b) amostra com 3

de aditivo e (c) amostra com 5 de aditivo

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 52

Aleacutem disso nota-se na Figura 25a que apoacutes a carga de pico os tubos apresentaram reduccedilatildeo

na capacidade de resistecircncia ateacute o deslocamento de 75 mm aproximadamente Esse fato ocorre

devido o posicionamento central da armadura metaacutelica em relaccedilatildeo agrave espessura do tubo sendo

necessaacuterio que ocorra um niacutevel de abertura inicial de fissura para solicitar a armadura [4]

A Figura 25b mostra os resultados de compressatildeo diametral individuais de trecircs tubos de

concreto para a amostra com 3 de aditivo Nota-se que apoacutes a carga de pico os tubos apresentaram

reduccedilatildeo na capacidade de resistecircncia ateacute o deslocamento de 100 mm aproximadamente Assim

observa-se que a amostra com 3 de aditivo apresentou carga de pico para um deslocamento maior

em relaccedilatildeo agrave amostra sem aditivo

A Figura 25c apresenta os resultados de compressatildeo diametral individuais de trecircs tubos de

concreto para a amostra com 5 de aditivo Observa-se que apoacutes a carga de pico os tubos

apresentaram reduccedilatildeo na capacidade de resistecircncia ateacute o deslocamento aproximadamente de 100

mm Assim nota-se que a amostra com 5 de aditivo apresentou carga de pico para um deslocamento

maior em relaccedilatildeo agrave amostra sem aditivo

A Figura 26 mostra as curvas tiacutepicas das amostras de tubo sem aditivo com 3 e 5 de

aditivo conforme o ensaio de compressatildeo diametral A curva tiacutepica selecionada para cada amostra

foi a respectiva curva que apresentou comportamento intermediaacuterio entre os trecircs tubos ensaiados por

amostra Nota-se que as amostras de tubos com 3 de aditivo e 5 de aditivo apresentaram valores

de carga maiores em relaccedilatildeo ao tubo de concreto sem aditivo

Figura 26 - Comparaccedilatildeo de resultados de compressatildeo diametral de trecircs tubos de concreto entre as amostras sem aditivo

com 3 de aditivo e 5 de aditivo

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 53

Na Figura 26 observa-se que na regiatildeo de deslocamento entre 50 e 100 mm a carga de pico

foi maior para as amostras com aditivo com 3 e 5 de aditivo Tal fato ocorre porque esta regiatildeo

do graacutefico refere-se ao comportamento do concreto poacutes-fissuraccedilatildeo que foi alterado entre as amostras

a partir do uso de aditivos baseados em oacutexido de caacutelcio supercalcinado [4]

A Tabela 13 apresenta os valores de cargas de fissura obtidos a partir do ensaio de compressatildeo

diametral para cada amostra Observa-se que os tubos de concretos com 3 e 5 de aditivo

apresentaram crescimento de valores maacuteximos de cargas de fissura respectivamente de 293 e 260

em relaccedilatildeo ao concreto sem aditivo Aleacutem disso os tubos de concreto com 3 e 5 de aditivo

apresentaram valores superiores de cargas de fissura em relaccedilatildeo ao valor miacutenimo de 60 kNm

estabelecido na ABNT NBR 8890 [9] para o tipo de tubo em questatildeo

Tabela 13 - Resultados de carga de fissura a partir do ensaio de compressatildeo diametral

Amostra de

tubo

Carga de fissura

(kNm)

Carga de fissura

maacutexima (kNm)

Valor meacutedio (kNm)

(Desvio Padratildeo)

Coeficiente de

variaccedilatildeo ()

Sem aditivo

513

593 551 (402) 729 547

593

3 aditivo

660

767 696 (615) 885 767

660

5 aditivo

681

747 702 (385) 548 747

680

A Tabela 14 mostra os valores de cargas de ruptura obtidos no ensaio de compressatildeo diametral

para cada amostra Nota-se que os concretos com 3 e 5 de aditivo apresentaram respectivamente

valores maacuteximos de cargas de ruptura maiores de 138 e 58 em relaccedilatildeo ao concreto sem aditivo

Ainda as trecircs amostras apresentaram apenas um resultado de cada tubo ensaiado que apresentou

carga de ruptura maior que o limite de 90 kNm estabelecido na ABNT NBR 8890 [9]

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 54

Tabela 14 - Resultados de carga de ruptura a partir do ensaio de compressatildeo diametral

Amostra de

tubo

Carga de ruptura

(kNm)

Carga de ruptura

maacutexima (kNm)

Valor meacutedio (kNm)

(Desvio Padratildeo)

Coeficiente de

variaccedilatildeo ()

Sem aditivo

807

920 858 (575) 671 847

920

3 aditivo

887

1047 916 (1193) 1303 1047

813

5 aditivo

873

973 891 (749) 841 973

827

Conforme a bibliografia [34] nota-se que o ensaio de compressatildeo diametral pode apresentar

coeficientes de variaccedilatildeo consideraacuteveis entre os corpos de prova da mesma amostra como observado

em estudos de tubos de concreto reforccedilados com armaduras e fibras metaacutelicas

Em siacutentese tubos de concreto com o aditivo apresentaram maiores resistecircncias agraves cargas de

fissura e de ruptura no ensaio de compressatildeo diametral em relaccedilatildeo aos tubos sem aditivo Tal fato eacute

observado principalmente nos resultados de carga de fissura e na respectiva regiatildeo do graacutefico pois

esses valores estatildeo relacionados ao desempenho do concreto sem influecircncia da armadura

Assim como observado nos concretos produzidos em laboratoacuterio o aditivo baseado em oacutexido

de caacutelcio supercalcinado gerou aumento de resistecircncia nos tubos de concreto Tal fato contribui para

preencher os poros da matriz cimentiacutecia e promove o aumento da velocidade de formaccedilatildeo e

precipitaccedilatildeo de C-S-H na matriz Com isso eacute possiacutevel concluir que o emprego do aditivo promove

aumento de resistecircncia do concreto

752 Absorccedilatildeo apoacutes imersatildeo e fervura e iacutendice de vazios

Os resultados obtidos a partir dos ensaios de absorccedilatildeo de aacutegua e iacutendice de vazios por imersatildeo

e fervura para corpos de provas preparados a partir de testemunhos extraiacutedos de tubos de concreto

estatildeo apresentados na Figura 27 Concretos produzidos com 3 de aditivo apresentaram valores

menores de absorccedilatildeo de aacutegua e iacutendice de vazios de 068 e 076 respectivamente em relaccedilatildeo agrave

amostra sem aditivo O emprego de 5 do aditivo em tubos resultou na diminuiccedilatildeo da absorccedilatildeo de

aacutegua e iacutendice de vazios de 818 e 718 respectivamente

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 55

Figura 27 - Resultados meacutedios de absorccedilatildeo de aacutegua e iacutendice de vazios por imersatildeo e fervura de amostras de tubos de

concreto sem aditivo com 3 de aditivo e 5 de aditivo

Nota-se que as amostras extraiacutedas dos tubos com aditivo apresentaram menor absorccedilatildeo de

aacutegua e iacutendice de vazios em relaccedilatildeo a amostra sem aditivo Tambeacutem a diminuiccedilatildeo da absorccedilatildeo de

aacutegua e iacutendice de vazios gerada pelo uso do aditivo foi observada nos concretos produzidos em

laboratoacuterio uma vez que a aplicaccedilatildeo do aditivo promove o preenchimento dos poros de matrizes

cimentiacutecios Assim os resultados do ensaio estatildeo conforme o observado nos resultados de

calorimetria isoteacutermica e os ensaios realizados nos concretos produzidos em laboratoacuterio

Todavia estes resultados natildeo apresentaram diferenccedila expressiva o que dificulta a anaacutelise da

influecircncia do aditivo nesta propriedade Todas as amostras estatildeo conforme o limite de absorccedilatildeo de

8 determinado pela ABNT NBR 8890 [9]

76 Conclusotildees do capiacutetulo

Neste capiacutetulo foram avaliados os tubos de concreto produzidos com a amostra sem aditivo

e as amostras com 3 e 5 de aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado O estudo analisou

trecircs resultados do ensaio de compressatildeo diametral por amostra A partir dessas amostras foram

extraiacutedos corpos de prova para realizar o ensaio de absorccedilatildeo apoacutes imersatildeo e fervura e iacutendice de vazios

Os resultados obtidos no ensaio de compressatildeo diametral apresentaram comportamento similar ao

longo de todo deslocamento para cada amostra

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 56

A partir dos resultados graacuteficos do ensaio de compressatildeo diametral observa-se que apoacutes a

carga de pico as amostras sem aditivo apresentaram reduccedilatildeo na capacidade de resistecircncia ateacute o

deslocamento aproximadamente de 75 mm Por outro lado as amostras com 3 e 5 de aditivo

apresentaram reduccedilatildeo na capacidade de resistecircncia ateacute o deslocamento aproximadamente de 100

mm Assim nota-se que as amostras com aditivo apresentaram carga de pico para um deslocamento

maior em relaccedilatildeo agrave amostra sem aditivo

Aleacutem disso nos resultados graacuteficos do ensaio nota-se na regiatildeo de deslocamento entre 50 e

100 mm que a carga de pico foi significativamente maior para as amostras com aditivo com 3 e 5

de aditivo em relaccedilatildeo agrave amostra referecircncia Esta regiatildeo do graacutefico refere-se ao comportamento de

poacutes-fissuraccedilatildeo do concreto o que mostra a influecircncia do aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio

supercalcinado no comportamento de tubos de concreto [4]

A partir dos valores obtidos no ensaio de compressatildeo diametral nota-se que as amostras com

3 e 5 de aditivo apresentaram valores maacuteximos de cargas de fissura maiores respectivamente em

relaccedilatildeo ao concreto sem aditivo de 293 e 260 Ademais as amostras com o aditivo possuem

valores superiores de cargas de fissura conforme determina a ABNT NBR 8890 [9] para tubos PA2

Em relaccedilatildeo aos resultados obtidos a partir dos ensaios de absorccedilatildeo de aacutegua e iacutendice de vazios por

imersatildeo e fervura nota-se que as amostras com aditivo apresentaram valores menores em relaccedilatildeo agrave

amostra sem aditivo Contudo os resultados obtidos no ensaio natildeo apresentaram diferenccedila relevante

entre as amostras o que impede a anaacutelise da influecircncia do aditivo nas propriedades fiacutesicas de tubos

de concreto

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 57

8 Procedimento de fabricaccedilatildeo cura e utilizaccedilatildeo de tubos de concreto com

oacutexido de caacutelcio supercalcinado

Para a produccedilatildeo de tubos de concreto eacute fundamental selecionar materiais adequados

conforme ensaios de laboratoacuterio para a caracterizaccedilatildeo dos materiais e normas teacutecnicas pertinentes

Dessa forma com o desenvolvimento da tecnologia dos materiais aleacutem da aplicaccedilatildeo de materiais

convencionais para a produccedilatildeo de concreto satildeo aplicados adiccedilotildees e aditivos

A norma ABNT NBR 11768-1 [17] determina a anaacutelise de requisitos gerais para aditivos

usuais no Brasil Desse modo a norma relaciona a propriedade do aditivo com os respectivos meacutetodos

de ensaio e requisitos Em relaccedilatildeo ao aditivo composto por oacutexido de caacutelcio supercalcinado eacute

pertinente analisar as propriedades de homogeneidade do material e a uniformidade de sua cor Ainda

os requisitos especiacuteficos para aditivos compensadores de retraccedilatildeo satildeo determinados na ABNT NBR

11768-1 [17] conforme a caracterizaccedilatildeo de aditivos com aspecto de poacute

Eacute fundamental compor a amostragem de aditivos em poacute Para aditivos comercializados em

recipientes como tambores e contecircineres eacute necessaacuterio destacar nestes as respectivas identificaccedilotildees e

informaccedilotildees do aditivo Por outro lado para aditivos comercializados a granel eacute fundamental a

transmissatildeo das identificaccedilotildees e informaccedilotildees no momento do despacho

Aleacutem disso a norma ABNT NBR 8890 [9] determina que aditivos para concreto de tubos

devem ser armazenados em locais apropriados Assim estes locais devem proteger os aditivos de

intempeacuteries umidade e calor e eacute necessaacuterio respeitar o prazo de validade desses materiais

Apoacutes a seleccedilatildeo dos materiais eacute necessaacuterio realizar a dosagem do concreto Para tal satildeo

determinadas as proporccedilotildees de materiais mais adequadas Neste estudo a dosagem de concreto

aplicada foi a usual da faacutebrica para produccedilatildeo de tubos PA2 Vale ressaltar que o aditivo eacute adicionado

ou seja natildeo eacute necessaacuteria a substituiccedilatildeo parcial sobre a massa de cimento ou agregado miuacutedo o que

facilita a dosagem de concreto

Propotildeem-se que o estudo de dosagem contemple a umidade oacutetima do concreto com o aditivo

Desse modo a partir da umidade oacutetima eacute possiacutevel obter a quantidade de aacutegua adequada para a

consistecircncia ideal do concreto o que permite melhor desempenho do tubo No estudo realizado a

quantidade de aacutegua foi a mesma para todas as amostras com o objetivo de comparar as amostras a

partir da uacutenica variaacutevel de uso do aditivo

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 58

Para a produccedilatildeo de tubos de concreto armado eacute necessaacuteria a montagem preacutevia do reforccedilo de

accedilo o que usualmente eacute produzido na proacutepria faacutebrica de tubos como mostra a Figura 28a Apoacutes a

produccedilatildeo do reforccedilo de accedilo eacute necessaacuterio posicionaacute-lo no interior do molde o que possibilita o

transporte do conjunto para o interior da maacutequina de vibraccedilatildeo conforme a Figura 28b Deve-se

posicionar a armadura para que o seu cobrimento miacutenimo no tubo seja respeitado

(a) (b)

Figura 28 - Etapas preacutevias para a produccedilatildeo de tubos de concreto (a) montagem do reforccedilo de accedilo (b) fixaccedilatildeo do

reforccedilo de accedilo no molde

No estudo em questatildeo foi realizada a produccedilatildeo de tubos de concreto PA2 com o aditivo

baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado Para tal o processo de produccedilatildeo do concreto foi realizado

a partir da mistura automaacutetica dos materiais no misturador conforme o padratildeo da faacutebrica Durante a

mistura do concreto o aditivo anteriormente pesado de forma manual foi colocado no misturador por

um operador como mostra a Figura 29

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 59

Figura 29 - Lanccedilamento manual do aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado no misturador para a produccedilatildeo de tubos de

concreto

Contudo para uma operaccedilatildeo em larga escala este meacutetodo de produccedilatildeo pode causar erros e

atrasar o processo de produccedilatildeo principalmente devido ao trabalho manual Dessa forma propotildee-se

que o aditivo seja armazenado e dosado de acordo com o procedimento usual do cimento aplicado na

fabricaccedilatildeo de tubos de concreto uma vez que ambos os materiais possuem aspecto de poacute

Eacute proposto na literatura que o cimento utilizado na produccedilatildeo de tubos de concreto deve ser

armazenado em silos metaacutelicos a granel o que facilita a dosagem por massa Ainda recomenda-se

realizar a dosagem gravitacional bem como posicionar o dosador gravitacional sobre o misturador

a fim de garantir a descarga integral dos materiais conforme a Figura 30 [29]

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 60

Figura 30 - Silo de cimento gravitacional posicionado sobre o misturador para a fabricaccedilatildeo de tubos de concreto

No caso da impossibilidade de utilizar o misturador por gravidade eacute recomendado aplicar

transportadores helicoidais Sobretudo para plantas nas quais o silo de cimento estaacute posicionado em

niacutevel diferente do misturador [29]

Em seguida a mistura do concreto este eacute lanccedilado diretamente no molde previamente acoplado

na maacutequina de vibraccedilatildeo O modo de lanccedilamento depende do layout especiacutefico da faacutebrica como eacute

funccedilatildeo do nuacutemero de moldes que recebem o concreto e tipo de misturador Este transporte entre a

unidade dosadora e o local do sistema produtivo pode ser realizado por vagonetas skip ou esteiras

transportadoras A partir da fabricaccedilatildeo de tubos de concreto com aditivo observou-se que o transporte

deste concreto ateacute o molde deve ser realizado conforme o procedimento usual da faacutebrica a partir do

uso de esteiras rolantes como mostra a Figura 31

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 61

Figura 31 - Transporte do concreto do misturador para o molde na maacutequina de vibro-compressatildeo a partir do uso de

esteiras rolantes

Posteriormente a moldagem do tubo estes devem ser retirados da maacutequina e posicionados na

aacuterea destinada para a cura na posiccedilatildeo vertical como determina a ABNT NBR 8890 [9] Apoacutes a cura

os tubos devem ser transportados para a aacuterea de estocagem Este processo natildeo difere para os tubos

produzidos com o aditivo

A cura por proteccedilatildeo superficial eacute a cura inicial usualmente aplicada para tubos de concreto

A partir da produccedilatildeo de tubos de concreto com o aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado

produzidos neste estudo observou-se que o procedimento convencional de cura pode ser aplicado

para tubos com aditivo conforme a Figura 32 Assim o procedimento convencional de acabamento

das superfiacutecies internas e externas pode ser aplicado para os tubos produzidos com aditivo

Figura 32 - Processo de cura de tubos de concreto com cobertura de lona plaacutestica apoacutes o acabamento

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 62

81 Conclusotildees do capiacutetulo

Neste capiacutetulo foi analisado o procedimento de fabricaccedilatildeo cura e utilizaccedilatildeo de tubos de

concreto com oacutexido de caacutelcio supercalcinado a partir de estudos e normas teacutecnicas pertinentes assim

como as observaccedilotildees realizadas durante a produccedilatildeo de tubos de concreto com o aditivo na faacutebrica

As normas ABNT NBR 11768-1 [17] e ABNT NBR 8890 [9] especificam diretrizes para a

anaacutelise amostragem e armazenamento de aditivos com aspecto de poacute Esses requisitos devem ser

aplicados para o uso do aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado para a produccedilatildeo de tubos de

concreto

A dosagem de concreto utilizada no estudo foi a usual da faacutebrica para produccedilatildeo de tubos PA2

para o concreto sem o aditivo Para amostras com 3 e 5 de aditivo de oacutexido de caacutelcio

supercalcinado a dosagem de concreto natildeo sofreu alteraccedilotildees da quantidade de aacutegua ou substituiccedilatildeo

parcial de outros materiais

Do mesmo modo o reforccedilo de accedilo foi o habitual da faacutebrica para produccedilatildeo de tubos PA2 para

as amostras sem aditivo e com o aditivo Com o conjunto do reforccedilo de accedilo posicionado no molde no

interior da maacutequina de vibraccedilatildeo foi possiacutevel iniciar a mistura do concreto A produccedilatildeo das amostras

com o aditivo difere em relaccedilatildeo a inclusatildeo do aditivo de maneira manual Para tal o aditivo foi pesado

em balanccedila e colocado no misturador por um operador

Incluir uma etapa manual no processo de produccedilatildeo de tubos pode ser inviaacutevel para uma

operaccedilatildeo em larga escala Assim propotildee-se que o aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado seja

armazenado e dosado conforme o procedimento atual da faacutebrica aplicado para o cimento Os demais

processos de produccedilatildeo dos tubos cura e armazenamentos natildeo apresentaram diferenccedilas para os tubos

com o aditivo

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 63

9 Conclusotildees

A massa especiacutefica do aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado estaacute de acordo com estudos

anteriores [6] e conforme os paracircmetros da ABNT NBR 11768-1 [17] O aditivo apresentou

composiccedilatildeo mineraloacutegica conforme as diretrizes da ABNT NBR 11768-1 [17]

A inclusatildeo do aditivo em pasta cimentiacutecia acelera a cineacutetica de reaccedilotildees de hidrataccedilatildeo do

cimento uma vez que o aditivo eacute capaz de gerar aumento da concentraccedilatildeo do iacuteon Ca2+ que acelera o

periacuteodo de induccedilatildeo

O aditivo natildeo alterou de forma expressiva a composiccedilatildeo mineraloacutegica de pastas cimentiacutecias

Contudo observou-se maior presenccedila de hidroacutexido de caacutelcio e C-S-H nas amostras com o aditivo A

amostra com 5 de aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado foi caracterizada conforme a

determinaccedilatildeo da ABNT NBR 11768-1 [17] para aditivos compensadores de retraccedilatildeo tipo G

Concretos produzidos em laboratoacuterio com o aditivo apresentaram aumento de resistecircncia agrave

compressatildeo conforme o observou-se o aumento da velocidade de formaccedilatildeo e precipitaccedilatildeo de C-S-H

na matriz Todavia a anaacutelise das propriedades fiacutesicas de concretos natildeo apresentaram diferenccedilas

expressivas

O uso do aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado influenciou as propriedades

mecacircnicas de tubos de concreto principalmente em relaccedilatildeo agrave poacutes-fissuraccedilatildeo As amostras de tubo

com o aditivo apresentaram incremento de resistecircncia sobretudo em relaccedilatildeo agrave carga de fissura A

anaacutelise fiacutesica de tubos apresentou resultados similares

As observaccedilotildees durante o processo de fabricaccedilatildeo de tubos de concreto com o aditivo de oacutexido

de caacutelcio supercalcinado mostraram que o uso do aditivo alterou a etapa de mistura do concreto Deste

modo com base na literatura propotildee-se a adequaccedilatildeo da faacutebrica para armazenar e dosar o aditivo em

poacute conforme a praacutetica usual da induacutestria para o cimento Esta adequaccedilatildeo eacute capaz de tornar o processo

eficiente em larga escala e com poucas alteraccedilotildees na planta e no processo da faacutebrica

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 64

91 Aplicabilidade da pesquisa e sugestotildees para pesquisas futuras

Os resultados obtidos nesse projeto de pesquisa natildeo podem ser extrapolados para toda e

qualquer aplicaccedilatildeo de aditivos baseados em oacutexido de caacutelcio supercalcinado e nem para qualquer

dosagem e reforccedilo de tubo de concreto Desse modo estudos direcionados devem ser realizados para

garantir a aplicaccedilatildeo dos resultados em situaccedilotildees especiacuteficas

Para a realizaccedilatildeo de estudos futuros que relacionam a aplicaccedilatildeo do aditivo baseado em oacutexido

de caacutelcio supercalcinado com concretos de consistecircncia seca os seguintes temas satildeo sugeridos

bull Comparaccedilatildeo desses resultados com os obtidos por meio da produccedilatildeo de tubos de concreto de

pequeno diacircmetro sem o reforccedilo de armadura

bull Produccedilatildeo de elementos de concreto com consistecircncia seca a fim de avaliar o efeito do aditivo

baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado na variaccedilatildeo dimensional como o procedimento da

norma ASTM C 1581 [62]

bull Comparaccedilatildeo da durabilidade de tubos de concreto produzidos com e sem o aditivo baseado em

oacutexido de caacutelcio supercalcinado

Comparaccedilatildeo desses resultados com os obtidos por meio da produccedilatildeo de tubos de concreto

com estudo em laboratoacuterio do teor oacutetimo de aacutegua para os concretos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 65

10 Publicaccedilotildees

O projeto em questatildeo resultou em uma publicaccedilatildeo de artigo em congresso nacional e um

depoacutesito de pedido de patente respectivamente conforme as referecircncias

OLIVEIRA C U POLIZEL M M SILVA C O QUARCIONI V A SALVADOR R

P Aplicaccedilatildeo de aditivos compensadores de retraccedilatildeo em concretos de consistecircncia seca 62deg

Congresso Brasileiro do Concreto Evento virtual IBRACON 2020

OLIVEIRA C U SILVA C O V A SALVADOR R P VANETTI R GIMENEZ A

B Produccedilatildeo de tubos de concreto com a adiccedilatildeo de aditivo compensador de retraccedilatildeo composto por

oacutexido de caacutelcio supercalcinado BR n 20 2020 019004 6 Depositantes SALVADOR R P

CHIMICA EDILE DO BRASIL LTDA e FERMIX INDUacuteSTRIA E COMEacuteRCIO LTDA Depoacutesito

23 set 2020

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 66

11 Referecircncias

[1] ASSOCIACcedilAtildeO BRASILEIRA DE NORMAS TEacuteCNICAS ABNT NBR 8890 Tubo de

concreto de seccedilatildeo circular para aacutegua pluvial e esgoto sanitaacuterio - Requisitos e meacutetodos de

ensaios Rio de Janeiro ABNT 2020

[2] SISTEMA NACIONAL DE INFORMACcedilOtildeES SOBRE SANEAMENTO 24o Diagnoacutestico

dos serviccedilos de aacutegua e esgotos Ministeacuterio das Cidades 2019

[3] R C Escariz Anaacutelise comparativa de desempenho mecacircnico de tubos de concreto

reforccedilados com macrofibras polimeacutericas e fibras de accedilo Dissertaccedilatildeo (Mestrado em

Engenharia de Construccedilatildeo Civil e Urbana) - Escola Politeacutecnica Universidade de Satildeo Paulo

Satildeo Paulo 2011 httpsdoiorg1011606D32011tde-09042012-122504

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido

de caacutelcio supercalcinado

Figura 31 - Transporte do concreto do misturador para o molde na maacutequina de vibro-compressatildeo a

partir do uso de esteiras rolantes 61

Figura 32 - Processo de cura de tubos de concreto com cobertura de lona plaacutestica apoacutes o acabamento

61

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido

de caacutelcio supercalcinado

LISTA DE TABELAS

Tabela 1 - Niacuteveis de atendimento com aacutegua e esgotos dos municiacutepios com prestadores de serviccedilos

participantes do SNIS em 2018 conforme a macrorregiatildeo geograacutefica e Brasil 13

Tabela 2 - Materiais selecionados para a realizaccedilatildeo da campanha experimental 19

Tabela 3 - Modelos estruturais utilizados para o refinamento de Rietveld para o ensaio de DRX 20

Tabela 4 - Diacircmetros das partiacuteculas de cimento e aditivo obtidos por granulometria a laser 22

Tabela 5 - Composiccedilatildeo mineraloacutegica do cimento CP V ARI RS por DRX 23

Tabela 6 - Composiccedilatildeo mineraloacutegica do aditivo por DRX 23

Tabela 7 - Anaacutelise de agregados 24

Tabela 8 - Anaacutelise das curvas de fluxo calor obtidas para amostras de pastas cimentiacutecias e a pasta

com 100 aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado 28

Tabela 9 - Composiccedilatildeo mineraloacutegica de pastas de cimento obtidas por DRX para amostras de pastas

cimentiacutecias sem aditivo e pasta com 3 e 5 de aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado 29

Tabela 10 - Dosagem de materiais para produccedilatildeo de 1 m3 de argamassa 34

Tabela 11 - Dosagem de materiais para produccedilatildeo de 1 m3 de concreto para fabricaccedilatildeo de tubos 38

Tabela 12 - Resultados meacutedios de resistecircncia agrave compressatildeo nas diferentes idades 41

Tabela 13 - Resultados de carga de fissura a partir do ensaio de compressatildeo diametral 53

Tabela 14 - Resultados de carga de ruptura a partir do ensaio de compressatildeo diametral 54

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido

de caacutelcio supercalcinado

SUMAacuteRIO

1 Introduccedilatildeo 1

11 Justificativa 2

12 Objetivos 3

13 Programa experimental 4

14 Estrutura do trabalho 4

2 Revisatildeo bibliograacutefica 6

21 Concreto 6

211 Hidrataccedilatildeo do cimento 6

212 Variaccedilatildeo dimensional 8

213 Aditivos para concreto 9

22 Aditivos compensadores de retraccedilatildeo baseados em oacutexido de caacutelcio supercalcinado 9

221 Definiccedilatildeo 9

222 Composiccedilatildeo 10

223 Mecanismo de accedilatildeo e influecircncia na hidrataccedilatildeo do cimento 10

224 Influecircncia nas propriedades do concreto 11

23 Tubos de concreto 12

231 Definiccedilatildeo 12

232 Processo de produccedilatildeo 14

233 Caracterizaccedilatildeo e normatizaccedilatildeo 16

234 Limitaccedilotildees tecnoloacutegicas 18

3 Caracterizaccedilatildeo de materiais 19

31 Materiais 19

32 Meacutetodos de caracterizaccedilatildeo 19

321 Cimento e aditivo 19

322 Agregados 21

33 Resultados e discussatildeo 21

331 Cimento e aditivo 21

332 Agregados 23

34 Conclusotildees do capiacutetulo 24

4 Anaacutelise da influecircncia do aditivo na cineacutetica e nos mecanismos de hidrataccedilatildeo 25

41 Materiais 25

42 Dosagem e preparaccedilatildeo de pastas de cimento 25

43 Meacutetodos 26

431 Calorimetria isoteacutermica 26

432 DRX 26

433 MEV 27

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido

de caacutelcio supercalcinado

44 Resultados e discussatildeo 27

441 Calorimetria isoteacutermica 27

442 DRX 29

443 MEV 30

45 Conclusotildees do capiacutetulo 33

5 Caracterizaccedilatildeo da estabilidade dimensional de argamassas 34

51 Composiccedilatildeo e preparo de argamassas 34

52 Meacutetodos 35

53 Resultados e discussatildeo 35

54 Conclusotildees do capiacutetulo 36

6 Produccedilatildeo de concreto em laboratoacuterio 38

61 Composiccedilatildeo e preparo de concretos 38

62 Meacutetodos de ensaio para avaliaccedilatildeo de concretos 40

621 Resistecircncia agrave compressatildeo 40

622 Absorccedilatildeo apoacutes imersatildeo e fervura e iacutendice de vazios 40

63 Resultados e discussatildeo 40

631 Resistecircncia agrave compressatildeo 40

632 Absorccedilatildeo apoacutes imersatildeo e fervura e iacutendice de vazios 42

64 Conclusotildees do capiacutetulo 42

7 Produccedilatildeo de tubos de concreto 44

71 Composiccedilatildeo de tubos de concreto 44

72 Descriccedilatildeo dos tubos 44

73 Processo de produccedilatildeo de tubos de concreto 45

74 Meacutetodos 49

741 Compressatildeo diametral 49

742 Absorccedilatildeo apoacutes imersatildeo e fervura e iacutendice de vazios 50

75 Resultados 50

751 Compressatildeo diametral 50

752 Absorccedilatildeo apoacutes imersatildeo e fervura e iacutendice de vazios 54

76 Conclusotildees do capiacutetulo 55

8 Procedimento de fabricaccedilatildeo cura e utilizaccedilatildeo de tubos de concreto com oacutexido de caacutelcio

supercalcinado 57

81 Conclusotildees do capiacutetulo 62

9 Conclusotildees 63

91 Aplicabilidade da pesquisa e sugestotildees para pesquisas futuras 64

10 Publicaccedilotildees 65

11 Referecircncias 66

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 1

1 Introduccedilatildeo

Elementos produzidos com concreto de consistecircncia seca satildeo amplamente utilizados no Brasil

como tubos de concreto Estes tubos tecircm vantagens competitivas para o uso em redes de aacuteguas

pluviais e de esgoto sanitaacuterio e podem ser produzidos com diacircmetros que variam entre 200 e 2000

mm e com espessuras miacutenimas de parede entre 45 e 180 mm [1] Tais caracteriacutesticas satildeo fundamentais

para que os tubos atendam as cargas miacutenimas isentas de dano em ensaios de compressatildeo e garantam

a estanqueidade do sistema

Eacute fato que o paiacutes necessita de imediato realizar a ampliaccedilatildeo dos sistemas de saneamento

baacutesico O relatoacuterio do Ministeacuterio das Cidades [2] indica baixos iacutendices de atendimento de saneamento

baacutesico no paiacutes Agrave vista do exposto eacute necessaacuterio investir no desenvolvimento tecnoloacutegico do sistema

de saneamento baacutesico do Brasil Para isso diversos estudos foram publicados com o intuito de

melhorar o desempenho de tubos de concreto a partir da reduccedilatildeo de limitaccedilotildees tecnoloacutegicas [34]

O uso de aditivos contribui para melhorar as propriedades do concreto no estado fresco e no

estado endurecido e estaacute difundido mundialmente [5] Assim eacute usual a aplicaccedilatildeo de aditivos em

concretos para atribuir vantagens teacutecnicas e econocircmicas Em relaccedilatildeo aos concretos de consistecircncia

plaacutestica aditivos satildeo utilizados para diversas finalidades como melhorar a trabalhabilidade do

concreto reduzir o consumo de cimento e aumentar a resistecircncia mecacircnica

Aditivos compensadores de retraccedilatildeo baseados em oacutexido de caacutelcio satildeo amplamente aplicados

na fabricaccedilatildeo de pisos industriais agrave niacutevel nacional e internacional [6] O uso desses aditivos atribui

vantagens para os pisos de concreto em relaccedilatildeo agrave melhoria da esteacutetica menor irregularidade dos

pisos aumento da vida uacutetil maior resistecircncia mecacircnica produccedilatildeo de maiores aacutereas de pisos sem o

uso de juntas de dilataccedilatildeo assim como menor frequecircncia de reparos

Aditivos baseados em oacutexido de caacutelcio supercalcinado apresentam expansatildeo volumeacutetrica de

cerca de 100 quando se hidratam o que compensa a retraccedilatildeo por secagem e a retraccedilatildeo autoacutegena da

matriz cimentiacutecia diminuindo possiacuteveis riscos de fissuraccedilatildeo relativos a esses fenocircmenos [6] Aleacutem

disso as fases formadas pela sua hidrataccedilatildeo podem preencher os poros da matriz diminuindo sua

porosidade e promovendo ganhos de resistecircncia [7] Esses fatos evidenciam o potencial de uso desses

aditivos para matrizes cimentiacutecias de aplicaccedilotildees diversas

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 2

Dessa forma o uso do aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado pode ser uma

alternativa viaacutevel para o aumento do desempenho de concretos aplicados em tubos Por outro lado

como o aditivo aumenta o teor de finos do concreto a determinaccedilatildeo do teor de umidade oacutetimo para

produccedilatildeo de tubos pode aumentar seu desempenho quando o aditivo eacute empregado Com isso pode

ser possiacutevel viabilizar o emprego deste tipo de aditivo neste processo industrial

Neste contexto esta pesquisa tem o objetivo de avaliar o uso do aditivo de oacutexido de caacutelcio

supercalcinado de nome comercial DRY D1 para a produccedilatildeo de concretos de consistecircncia seca

utilizados em tubos de concreto Os resultados do estudo podem ser aplicados para tubos utilizados

em redes de aacutegua pluviais e esgoto sanitaacuterio O trabalho foi desenvolvido com uma parceria entre a

Universidade Satildeo Judas Tadeu a Associaccedilatildeo Brasileira de Cimento Portland e as empresas Chimica

Edile do Brasil e Fermix Tubos

11 Justificativa

Sistemas compostos por tubos de concreto satildeo amplamente utilizados no Brasil com

vantagens competitivas para a aplicaccedilatildeo em redes de aacuteguas pluviais e de esgoto sanitaacuterio Apesar da

relevacircncia destes sistemas o Brasil possui um deacuteficit de saneamento baacutesico sendo esse maior em

relaccedilatildeo aos outros setores de infraestrutura [8] Desse modo eacute necessaacuterio investir no desenvolvimento

tecnoloacutegico de tubos de concreto

Agrave vista do exposto julgou-se pertinente o interesse de pesquisar de modo ineacutedito a utilizaccedilatildeo

de um aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado em concretos para a produccedilatildeo de tubos

Uma vez que estes aditivos satildeo amplamente utilizados na induacutestria de pavimentos industriais de

concreto e apresentam bons resultados em relaccedilatildeo agraves propriedades fiacutesicas e mecacircnicas de matrizes

cimentiacutecias

O emprego deste aditivo devido agrave sua propriedade expansiva pode promover tensotildees de

origem quiacutemica na matriz o que pode melhorar as propriedades fiacutesicas e mecacircnicas de tubos de

concreto Deste modo o aditivo composto por oacutexido de caacutelcio supercalcinado pode contribuir para o

aumento da resistecircncia mecacircnica de tubos de concreto sobretudo dos elementos reforccedilados com

armadura produzindo elementos que atendam aos requisitos mecacircnicos exigidos pela norma ABNT

NBR 8890 [9]

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 3

Mediante o exposto os resultados obtidos a partir do estudo satildeo de extrema importacircncia uma

vez que podem fornecer dados necessaacuterios para especificar concretos com desempenho superior para

a produccedilatildeo de tubos no paiacutes

O objeto de estudo apresenta interesses acadecircmicos e praacuteticos Em relaccedilatildeo ao propoacutesito

acadecircmico o projeto busca contribuir com a literatura atual em relaccedilatildeo agrave interaccedilatildeo de aditivos

baseados em oacutexido de caacutelcio supercalcinado com matrizes cimentiacutecias Ainda o projeto pode

incentivar uma seacuterie de paracircmetros a partir de trabalhos futuros que relacionam estes aditivos com

concretos de consistecircncia seca sobretudo para tubos de concreto

Do ponto de vista praacutetico compreender a influecircncia dos aditivos baseados em oacutexido de caacutelcio

supercalcinado nas propriedades de tubos de concreto pode levar agrave maior estabilidade volumeacutetrica

estanqueidade e resistecircncia mecacircnica destes elementos Aleacutem disso o objeto de estudo pode fornecer

referecircncias relevantes para a induacutestria de aditivos e de elementos cimentiacutecios como faacutebricas de tubos

de concreto Mediante o exposto um desenvolvimento na tecnologia de materiais cimentiacutecios e

aditivos baseados em oacutexido de caacutelcio supercalcinado pode ser obtido

12 Objetivos

O objetivo geral do trabalho eacute avaliar o uso de aditivo compensador de retraccedilatildeo baseado em

oacutexido de caacutelcio supercalcinado na fabricaccedilatildeo de tubos de concretos Para cumprir o objetivo geral

foram definidos os 5 objetivos especiacuteficos descritos a seguir

I Avaliar a influecircncia do aditivo composto por oacutexido de caacutelcio na cineacutetica nos mecanismos de

hidrataccedilatildeo e na microestrutura de misturas cimentiacutecias

II Analisar como o aditivo influecircncia as propriedades fiacutesicas e mecacircnicas de concretos produzidos

em laboratoacuterio

III Analisar a estabilidade dimensional de argamassas produzidas com o aditivo

IV Caracterizar as propriedades fiacutesicas e mecacircnicas de tubos de concreto fabricados com aditivo

baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado

Elaborar um procedimento praacutetico para a utilizaccedilatildeo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado na

fabricaccedilatildeo de tubos de concreto

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 4

13 Programa experimental

As etapas do programa experimental conduzido estatildeo descritas conforme a Figura 1 A

primeira etapa do estudo focou na caracterizaccedilatildeo de materiais utilizados nesta pesquisa A segunda

etapa se concentrou na anaacutelise da influecircncia do aditivo composto por oacutexido de caacutelcio supercalcinado

na cineacutetica nos mecanismos de hidrataccedilatildeo e na microestrutura de misturas cimentiacutecias

Figura 1 - Esquema do programa experimental conduzido

A terceira etapa do estudo analisou a influecircncia do aditivo nas propriedades fiacutesicas e

mecacircnicas de concretos produzidos em laboratoacuterio A quarta etapa contemplou a anaacutelise da influecircncia

do aditivo nas propriedades fiacutesicas de argamassas produzidas em laboratoacuterio A quinta etapa consistiu

na anaacutelise da influecircncia do aditivo nas propriedades fiacutesicas e mecacircnicas de tubos de concreto

produzidos na induacutestria Por fim foi apresentado um procedimento para a fabricaccedilatildeo de tubos de

concreto contendo aditivos compostos por oacutexido de caacutelcio supercalcinado

14 Estrutura do trabalho

Esta dissertaccedilatildeo estaacute organizada em dez capiacutetulos com o propoacutesito de facilitar o entendimento

dos conceitos abordados Neste capiacutetulo foram apresentados de maneira sucinta o quadro atual da

aplicaccedilatildeo de aditivos baseados em oacutexido de caacutelcio supercalcinado e de tubos de concreto a

justificativa da pesquisa objetivos e estrutura do trabalho

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 5

No capiacutetulo 2 eacute apresentada a revisatildeo bibliograacutefica que abrange aditivos baseados em oacutexido

de caacutelcio supercalcinado e tubos de concreto Para tal satildeo expostos os aspectos relevantes dos temas

como o mecanismo de hidrataccedilatildeo do oacutexido de caacutelcio e o ensaio de compressatildeo diametral para tubos

No capiacutetulo 3 eacute apresentada a caracterizaccedilatildeo de materiais utilizados na pesquisa Este capiacutetulo

descreve os meacutetodos de ensaio e os respectivos resultados da anaacutelise de materiais

No capiacutetulo 4 eacute apresentada a influecircncia do aditivo composto por oacutexido de caacutelcio

supercalcinado na cineacutetica nos mecanismos de hidrataccedilatildeo e na microestrutura de misturas

cimentiacutecias Para tal satildeo apresentados os meacutetodos de ensaio e resultados baseado na comparaccedilatildeo

entre a pasta sem aditivo e pastas produzidas com aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado

No capiacutetulo 5 satildeo apresentadas as anaacutelises da influecircncia do aditivo nas propriedades fiacutesicas

de argamassas produzidas em laboratoacuterio Satildeo apresentados o meacutetodo de ensaio de variaccedilatildeo

dimensional e os respectivos resultados com foco na comparaccedilatildeo entre o desempenho da argamassa

sem aditivo e argamassas produzidas com aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado

No capiacutetulo 6 satildeo mostradas as anaacutelises da influecircncia do aditivo nas propriedades fiacutesicas e

mecacircnicas de concretos Para estes concretos produzidos em laboratoacuterio o foco foi a comparaccedilatildeo

entre o desempenho do concreto sem aditivo e concretos produzidos com aditivo baseado em oacutexido

de caacutelcio supercalcinado

No capiacutetulo 7 eacute exposta avaliaccedilatildeo da produccedilatildeo de tubos de concreto produzidos na faacutebrica da

empresa Fermix Tubos para avaliar a influecircncia do aditivo nas propriedades fiacutesicas e mecacircnicas

desses artefatos Nesse sentido satildeo comparados tubos de concreto sem aditivo e tubos de concreto

produzidos com aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado analisados a partir dos meacutetodos

de ensaios e resultados expostos

No capiacutetulo 8 eacute apresentado um procedimento de fabricaccedilatildeo cura e utilizaccedilatildeo de tubos de

concreto com oacutexido de caacutelcio supercalcinado Desse modo satildeo apresentados estudos e normas

teacutecnicas pertinentes ao tema bem como as observaccedilotildees constatadas durante a produccedilatildeo de tubos de

concreto com o aditivo na faacutebrica de tubos

No capiacutetulo 9 satildeo apresentadas de forma resumida as principais conclusotildees obtidas nos

capiacutetulos anteriores da dissertaccedilatildeo Aleacutem disso satildeo propostas recomendaccedilotildees para a realizaccedilatildeo de

estudos futuros pertinentes ao tema No capiacutetulo 10 satildeo apresentadas as produccedilotildees teacutecnicas e

cientiacuteficas decorrentes da pesquisa desenvolvida

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 6

2 Revisatildeo bibliograacutefica

Neste capiacutetulo eacute apresentada a revisatildeo bibliograacutefica dos temas abordados nesse projeto de

pesquisa Os temas gerais abordados satildeo concreto aditivos compensadores de retraccedilatildeo baseados em

oacutexido de caacutelcio supercalcinado e tubos de concreto

21 Concreto

O uso do concreto produzido com cimento Portland foi descoberto no fim do seacuteculo XIX e

difundido no seacuteculo XX tornando-se o material mais consumido na atualidade depois da aacutegua [10]

Desse modo eacute possiacutevel considerar o concreto uma das descobertas mais relevantes do

desenvolvimento da humanidade com impacto direto na qualidade de vida da sociedade [10]

Concretos podem ser produzidos basicamente a partir da mistura entre ligante aacutegua e agregados

[11]

Contudo a competividade do mercado da construccedilatildeo civil e o desenvolvimento da tecnologia

dos materiais gerou a produccedilatildeo de concretos com melhor desempenho [11] Dessa forma na

atualidade eacute comumente utilizado o concreto com aditivos fibras pigmentos agregados especiais e

adiccedilotildees minerais [10] Entre esses os aditivos recebem destaque pois atribuem benefiacutecios para as

propriedades do estado fresco e endurecido do concreto aleacutem de gerar vantagens econocircmicas [12]

211 Hidrataccedilatildeo do cimento

O cimento Portland eacute um ligante hidraacuteulico composto essencialmente pela mistura de

cliacutenquer Portland e de sulfato de caacutelcio que satildeo moiacutedos ateacute obter aspecto de poacute fino Nesta mistura

podem ser adicionados materiais complementares conforme determina a norma ABNT NBR 16697

[13] o que caracteriza os diferentes tipos de cimento Portland

O cimento possui propriedades adesivas e coesivas e promove a uniatildeo de fragmentos minerais

em uma unidade compactada Este material hidraacuteulico quando misturado com aacutegua se hidrata [12] O

processo de hidrataccedilatildeo do cimento eacute um fenocircmeno complexo que ocorre a partir de diversas reaccedilotildees

quiacutemicas [13] Tal processo eacute exoteacutermico no qual os silicatos e aluminatos em contato com aacutegua

formam produtos hidratados

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 7

Assim a hidrataccedilatildeo do cimento ocorre entre as principais fases do cliacutenquer (C3S C2S C3A e

C4AF) gipsita (CaSO42H2O) e aacutegua Essas fases do cimento a partir de uma suspensatildeo interagem

em meio aquoso e resultam em propriedades adesivas que se desenvolvem ateacute formar um soacutelido

riacutegido Os produtos hidratados apresentam baixa solubilidade em aacutegua e contribuem para o

desenvolvimento de resistecircncia mecacircnica da matriz [12]

Para o estudo do processo de hidrataccedilatildeo do cimento eacute usual analisar a taxa de liberaccedilatildeo de

calor em relaccedilatildeo ao tempo decorrido Conforme ilustra a Figura 2 na primeira regiatildeo ldquoArdquo observa-

se que o primeiro pico de calor superior em relaccedilatildeo aos demais corresponde a diversos processos

como neutralizaccedilatildeo de cargas superficias das partiacuteculas de cimento dissoluccedilatildeo dos silicatos e

aluminatos e formaccedilatildeo de algumas fases hidratadas como a etringita [14]

Figura 2 - Fases de hidrataccedilatildeo do cimento Portland como visto em um calorimeacutetrico isoteacutermico [14]

Posteriormente na regiatildeo ldquoBrdquo da Figura 2 observa-se o periacuteodo de induccedilatildeo com lentas

velocidades de dissoluccedilatildeo e precipitaccedilatildeo de fases Depois disso nota-se na regiatildeo ldquoCrdquo que a liberaccedilatildeo

de calor aumenta gradativamente no periacuteodo de aceleraccedilatildeo visto que ocorre a hidrataccedilatildeo da alita

resultando no gel C-S-H e na precipitaccedilatildeo da portlandita [12]

Nessa fase os produtos de hidrataccedilatildeo se interconectam promovendo o enrijecimento e o

endurecimento da matriz [12] Apoacutes o pico principal observa-se a formaccedilatildeo do monossulfoaluminato

a partir da reaccedilatildeo do C3A com a etringita Depois disso as velocidades de reaccedilatildeo do processo

diminuem como indicado na regiatildeo ldquoDrdquo e ldquoErdquo da Figura 2 [12]

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 8

212 Variaccedilatildeo dimensional

Concretos apresentam variaccedilatildeo de volume gerada por diversos fatores aleacutem de mudanccedilas

externas de temperatura como a movimentaccedilatildeo de aacutegua no seu interior [15] Entre as principais

causas da variaccedilatildeo dimensional as mais relevantes satildeo a retraccedilatildeo por secagem a retraccedilatildeo plaacutestica e

a retraccedilatildeo autoacutegena [12]

A retraccedilatildeo plaacutestica manifesta-se durante o estado plaacutestico do concreto mediante a perda de

aacutegua superficial da matriz cimentiacutecia Essa retraccedilatildeo depende de diversos fatores como a quantidade

de aacutegua perdida pela superfiacutecie rigidez da mistura exsudaccedilatildeo da matriz cimentiacutecia e a temperatura e

umidade relativa do ambiente [12]

A retraccedilatildeo por secagem ocorre a partir da perda de aacutegua da pasta de cimento uma vez que o

concreto estaacute em contato com o ambiente externo Neste processo a perda de aacutegua livre eacute

predominante que ocorre concomitantemente com a movimentaccedilatildeo da aacutegua adsorvida aacutegua capilar

e aacutegua quimicamente combinada da matriz cimentiacutecia Entre esses eventos a perda de aacutegua adsorvida

eacute responsaacutevel por parte significativa da retraccedilatildeo por secagem [15]

Aleacutem disso ocorrem variaccedilotildees de reduccedilatildeo de volume de matrizes cimentiacutecias apoacutes o iniacutecio

da hidrataccedilatildeo do cimento sem considerar variaccedilotildees externas de temperatura e umidade Essa retraccedilatildeo

ocorre a partir da transferecircncia de aacutegua do interior dos poros capilares para realizar a hidrataccedilatildeo do

cimento anidro uma vez que natildeo haacute um suprimento de aacutegua para aumentar a umidade desses poros

novamente [12]

Assim os capilares provocam altas tensotildees capazes de gerar a contraccedilatildeo do volume original

de matrizes cimentiacutecia Esse processo de reduccedilatildeo de volume eacute denominada retraccedilatildeo autoacutegena [16]

Esse fenocircmeno de retraccedilatildeo pode aumentar mediante fatores como altas temperaturas externas o uso

de cimentos finos consumo elevado de cimento e relaccedilotildees aacuteguacimento menores [12]

As tensotildees geradas no concreto pela retraccedilatildeo podem exceder a resistecircncia agrave traccedilatildeo desses

elementos o que pode resultar na formaccedilatildeo de fissuras Dessa forma a variaccedilatildeo dimensional pode

comprometer o desempenho e a durabilidade de estruturas de concreto [15]

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 9

213 Aditivos para concreto

No Brasil aditivos para concreto satildeo amplamente utilizados como aditivos dispersantes

aceleradores e retardadores de pega compensadores de retraccedilatildeo e incorporadores de ar A norma

ABNT NBR 11768-1 [17] define aditivo para concreto como um produto adicionado e misturado

nesta matriz usualmente em quantidade natildeo superior a 5 sobre a massa de cimento O objetivo do

uso de aditivos eacute alterar as propriedades de concretos no estado fresco e endurecido [17]

Dessa forma eacute essencial a definiccedilatildeo assertiva do tipo de aditivo e de sua dosagem a partir das

suas propriedades e compatibilidade com o cimento Aleacutem disso deve-se levar em consideraccedilatildeo

paracircmetros como a capacidade de retenccedilatildeo de aacutegua do aditivo desenvolvimento de resistecircncias

iniciais e finais capacidade de incorporaccedilatildeo de ar entre outras Devido ao uso frequente de cimento

Portland composto no paiacutes eacute fundamental compreender a sua interaccedilatildeo com aditivos especificamente

para cada aplicaccedilatildeo [17]

22 Aditivos compensadores de retraccedilatildeo baseados em oacutexido de caacutelcio supercalcinado

221 Definiccedilatildeo

Aditivos compensadores de retraccedilatildeo baseados em oacutexido de caacutelcio supercalcinado satildeo muito

utilizados na composiccedilatildeo de pavimentos industriais de concreto Esses materiais permitem melhor

desempenho do pavimento pois satildeo agentes que compensam a retraccedilatildeo do concreto [6]

Os aditivos baseados em oacutexido de caacutelcio supercalcinado podem ser empregados como

substituiccedilatildeo de cimentos expansivos Desta forma eacute possiacutevel melhorar propriedades do concreto no

estado endurecido sem alterar o tipo de cimento utilizado [6]

Atualmenteesses materiais satildeo classificados como aditivos compensadores de retraccedilatildeo tipo

G segundo a classificaccedilatildeo da norma ABNT NBR 11768-1 [17] No Brasil seu desempenho eacute

caracterizado de acordo com a anaacutelise da variaccedilatildeo dimensional de concretos conforme a norma

ABNT NBR 16834 [18]

Em relaccedilatildeo agraves normas internacionais que avaliam o desempenho desses aditivos a partir da

variaccedilatildeo dimensional linear recebe destaque a ASTM C 157 [19] Ainda a ASTM C 878 [20] eacute

utilizada para avaliar elementos cimentiacutecios com variaccedilatildeo dimensional linear restringida

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 10

222 Composiccedilatildeo

O aditivo eacute inorgacircnico composto por oacutexido de caacutelcio supercalcinado possui aspecto de poacute

com uma granulometria especiacutefica e controlada O composto eacute produzido a partir de um tratamento

teacutermico especiacutefico para o carbonato de caacutelcio [6] O estudo realizado por Shi et al (2002) caracteriza

a hidrataccedilatildeo do oacutexido de caacutelcio a partir do seu processo de manufatura [21]

Em vista disso observou-se que o aumento de temperatura de calcinaccedilatildeo reduz a velocidade

das reaccedilotildees de hidrataccedilatildeo do oacutexido de caacutelcio o que altera as propriedades microestruturais [21] O

aditivo apresenta expansatildeo volumeacutetrica de aproximadamente 100 quando se hidrata [7]

223 Mecanismo de accedilatildeo e influecircncia na hidrataccedilatildeo do cimento

As reaccedilotildees de hidrataccedilatildeo do oacutexido de caacutelcio (CaO) ocorrem conforme as equaccedilotildees 1 e 2 sendo

o hidroacutexido de caacutelcio (portlandita) o produto de hidrataccedilatildeo formado [22]

Destaca-se que a expansatildeo gerada como consequecircncia da adiccedilatildeo de oacutexido de caacutelcio em

concretos ocorre a partir da pressatildeo exercida pelos cristais de portlandita durante a sua formaccedilatildeo Esta

reaccedilatildeo eacute altamente exoteacutermica e expansiva visto que o produto formado apresenta aproximadamente

duas vezes o volume dos reagentes [6]

Assim observa-se que o uso de aditivos baseados em caacutelcio em matrizes cimentiacutecias contribui

para o aumento da difusatildeo de iacuteons Ca2+ e para a adiccedilatildeo de hidroacutexido de caacutelcio Dessa forma estes

aditivos contribuem para a aceleraccedilatildeo da supersaturaccedilatildeo de caacutelcio dissolvido no meio liacutequido uma

vez que ocorre a maior concentraccedilatildeo do iacuteon Ca2+ em soluccedilatildeo [7]

Agrave medida que o teacutermino do periacuteodo de induccedilatildeo e o iniacutecio do processo de aceleraccedilatildeo satildeo funccedilatildeo

da supersaturaccedilatildeo da soluccedilatildeo com Ca2+ a inclusatildeo de aditivos baseados em caacutelcio eacute capaz de gerar a

aceleraccedilatildeo dos processos de hidrataccedilatildeo [23] Em vista disso estes aditivos podem acelerar a

precipitaccedilatildeo de produtos de hidrataccedilatildeo como o gel de C-S-H [67]

CaO + H2O Ca2+ + 2OH- 1

Ca2+ + 2OH- Ca(OH)2 2

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 11

224 Influecircncia nas propriedades do concreto

Concretos de retraccedilatildeo compensada satildeo caracterizados por uma expansatildeo nas primeiras idades

a qual pode compensar a retraccedilatildeo e reduzir significativamente a variaccedilatildeo dimensional do concreto a

longo prazo [11]

O processo de expansatildeo eacute capaz de gerar tensotildees internas desenvolvidas no concreto entre 01

e 07 MPa Para tal satildeo utilizados cimentos expansivos ou aditivos [11]Tal processo eacute beneacutefico em

relaccedilatildeo ao desempenho dos elementos cimentiacutecios e portanto do ponto de vista econocircmico [611]

Os aditivos de oacutexido de caacutelcio supercalcinado geram expansatildeo controlada em matrizes

cimentiacutecias e como resultado esses aditivos atuam principalmente na retraccedilatildeo por secagem e na

retraccedilatildeo autoacutegena de matrizes cimentiacutecias [6] Na Figura 3 observa-se o comportamento de variaccedilatildeo

dimensional de concretos de retraccedilatildeo compensada e de concretos convencionais [11]

Figura 3 - Variaccedilotildees dimensionais de um concreto convencional e um concreto de retraccedilatildeo compensada [11]

Aleacutem disso a hidrataccedilatildeo do oacutexido de caacutelcio pode gerar produtos expansivos que resultam em

incremento de resistecircncia de elementos de cimentiacutecios uma vez que podem acelerar a precipitaccedilatildeo

do gel de C-S-H [67] A Figura 4 ilustra a comparaccedilatildeo entre um concreto sem aditivo e um concreto

com aditivo composto por oacutexido de caacutelcio (CaO) Observa-se que no concreto com o aditivo houve

incremento de resistecircncia agrave compressatildeo em relaccedilatildeo agrave amostra referecircncia [25]

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 12

Figura 4 - Comparaccedilatildeo de curvas de resistecircncia agrave compressatildeo ao longo do tempo de um concreto sem aditivos

(Referecircncia) concreto com aditivo de oacutexido de caacutelcio (CaO) e concreto com aditivos de oacutexido de caacutelcio e redutor de

retraccedilatildeo (CaO+SRA) [25]

Agrave vista do exposto a bibliografia que relaciona a interaccedilatildeo entre o cimento e oacutexido de caacutelcio

necessita de estudos complementares a niacutevel internacional Para tal eacute necessaacuterio analisar a sinergia

entre a mistura do cimento e oacutexido de caacutelcio bem como a influecircncia das fases de cada componente

[6]

23 Tubos de concreto

231 Definiccedilatildeo

Os condutores de fluidos possuem amplo histoacuterico como as obras hidraacuteulicas de aquedutos

atribuiacutedas aos romanos alguns dos quais estatildeo preservados ateacute a atualidade A evoluccedilatildeo dos serviccedilos

de saneamento baacutesico no Brasil possui uma ampla cronologia Entre os fatos eacute possiacutevel destacar a

cidade do Rio de Janeiro no periacuteodo do impeacuterio a qual recebeu um modelo de sistema de esgoto antes

do aplicado em grandes cidades como Nova Iorque [26]

A histoacuteria da necessidade de canalizaccedilotildees enterradas estaacute intrinsicamente relacionada agrave

induacutestria dos tubos de concreto [27] Tal induacutestria foi consolidada a niacutevel mundial no iniacutecio do seacuteculo

XIX e foi desenvolvida ateacute os dias atuais principalmente para a composiccedilatildeo de redes de esgoto

sanitaacuterio e aacuteguas pluviais [26]

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 13

A partir dos anos 1960 foram inseridos no mercado equipamentos de produccedilatildeo por vibro-

compactaccedilatildeo e compressatildeo radial geralmente produzidos na Europa Nos anos seguintes o processo

de produccedilatildeo de tubos apresentou alto grau de automatizaccedilatildeo das instalaccedilotildees industriais [27] Ainda

destaca-se a alta flexibilidade de produccedilatildeo processos desde a composiccedilatildeo da armadura ateacute a cura

integrados e automatizados bem como moldes com diversas dimensotildees [27]

Apesar do extenso histoacuterico desses sistemas no Brasil o paiacutes apresenta baixos iacutendices de

atendimento de saneamento baacutesico como indica o relatoacuterio do Ministeacuterio das Cidades [2] O baixo

atendimento da demanda de coleta e tratamento de esgoto ocorre principalmente nas regiotildees Norte

e Nordeste do Brasil como pode ser observado na Tabela 1 [2]

Tabela 1 - Niacuteveis de atendimento com aacutegua e esgotos dos municiacutepios com prestadores de serviccedilos participantes do

SNIS em 2018 conforme a macrorregiatildeo geograacutefica e Brasil [2]

Macrorregiatildeo

Iacutendice de atendimento com rede () Iacutendice de tratamento dos

esgotos gerados () Aacutegua Coleta de esgotos

Total Urbano Total Urbano Total

Norte 571 696 105 133 217

Nordeste 742 887 28 363 362

Sudeste 91 959 792 837 501

Sul 902 986 452 519 454

Centro-Oeste 89 96 529 582 539

Brasil 836 928 532 609 463

Aleacutem disso o aumento progressivo das aacutereas urbanas altera as dinacircmicas destes ambientes

Por exemplo observa-se o acreacutescimo de aacutereas impermeabilizadas em aacutereas urbanas o que impede a

absorccedilatildeo de parte das aacuteguas pluviais pelo solo e pode sobrecarregar os sistemas de drenagem Por

conseguinte satildeo necessaacuterios investimentos nos sistemas de drenagem de aacuteguas pluviais a fim de

prevenir inundaccedilotildees alagamentos e portanto danos para a sociedade [28]

O desenvolvimento dos sistemas de saneamento baacutesico urbano eacute fundamental para evitar

doenccedilas enchentes e outros impactos negativos para a sociedade Dessa forma eacute fundamental que

redes de esgoto e de aacuteguas pluviais apresentem uma maior qualidade e por conseguinte um melhor

funcionamento Para tal eacute necessaacuterio investir no apropriado dimensionamento estrutural e de

capacidade de vazatildeo dos sistemas de esgoto e aacuteguas pluviais Aleacutem disso eacute fundamental aprimorar o

controle tecnoloacutegico do concreto aplicado em tubos [28]

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 14

232 Processo de produccedilatildeo

Tubos de concreto satildeo produzidos a partir da escolha apropriada de materiais que satildeo

selecionados com base na caracterizaccedilatildeo de ensaios de laboratoacuterios As proporccedilotildees dos materiais satildeo

determinadas para o concreto atender as propriedades fiacutesicas e mecacircnicas para sua aplicaccedilatildeo adequada

[29] Os concretos aplicados em tubos satildeo de consistecircncia seca a fim de aumentar a produtividade

da fabricaccedilatildeo de tubos Desse modo ocorre a sustentaccedilatildeo do formato do tubo em poucos minutos

devido agrave coesatildeo do concreto o que permite a desforma raacutepida e possibilita a reutilizaccedilatildeo das formas

O processo de fabricaccedilatildeo de tubos consiste no adensamento eneacutergico do concreto para

diminuir a absorccedilatildeo de aacutegua e garantir a resistecircncia mecacircnica requerida [27] Este processo de

adensamento eacute necessaacuterio pois concretos de consistecircncia seca logo apoacutes o lanccedilamento no molde

apresentam bolhas de ar que ocupam em torno de 20 do volume [20] Assim a vibraccedilatildeo gera a

fluidificaccedilatildeo da argamassa da mistura seca a fim de reduzir o atrito interno acomodar os agregados

grauacutedos e reduzir o iacutendice de vazios [20]

Aleacutem disso o adensamento eneacutergico do concreto busca proporcionar o contato eficiente da

aacutegua com o cimento o que eacute essencial para as reaccedilotildees de hidrataccedilatildeo Este processo de adensamento

consiste nos sistemas de vibraccedilatildeo simples vibrocompressatildeo e centrifugaccedilatildeo radial O sistema de

vibraccedilatildeo simples eacute usual para tubos de concreto de pequenos diacircmetros e sem armadura [27]

Os equipamentos de compressatildeo radial satildeo compostos por prensas radiais que possuem um

molde exterior e um eixo rotatoacuterio hidraacuteulico Este eixo possui um sistema de roletes que realizam

um movimento de rotaccedilatildeo em alta velocidade sendo capaz de comprimir o concreto lanccedilado na

maacutequina contra o molde exterior Como resultado o tubo eacute produzido como ilustra a Figura 5 [27]

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 15

Figura 5 - Produccedilatildeo de tubos de concreto com equipamento de compressatildeo radial [27]

A norma ABNT NBR 8890 [9] determina o uso de qualquer tipo de cimento Portland na

produccedilatildeo dos tubos de concreto que natildeo satildeo utilizados em meios agressivos Nesse contexto eacute usual

a aplicaccedilatildeo do cimento CP V ARI RS na induacutestria de produccedilatildeo de tubos de concreto para aplicaccedilatildeo

em transporte de esgoto sanitaacuterio Este fato ocorre porque o concreto produzido com esse tipo de

cimento proporciona uma alta resistecircncia inicial o que permite uma desforma mais raacutepida dos tubos

e uma alta resistecircncia a sulfatos

Os tubos de concreto podem ser produzidos sem reforccedilo denominados tubos simples assim

como podem possuir reforccedilo estrutural composto por armadura ou fibras de accedilo A norma ABNT

NBR 8890 [9] classifica tubos simples de esgoto e de aacuteguas pluviais respectivamente como ES e

PS Da mesma forma a norma classifica tubos armados de esgoto e de aacuteguas pluviais

respectivamente como EA e PA Aleacutem disso a ABNT NBR 8890 [9] determina para os tubos o

encaixe macho e fecircmea assim como o encaixe ponta e bolsa como ilustra a Figura 6 Os tubos

aplicados em esgoto sanitaacuterio devem possuir junta elaacutestica e nos tubos aplicados em redes de aacuteguas

pluviais as juntas podem ser elaacutesticas ou riacutegidas

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 16

(a) (b)

Figura 6 - Semicorte longitudinal tiacutepico de tubos com encaixe (a) macho e fecircmea e (b) ponta e bolsa [9]

233 Caracterizaccedilatildeo e normatizaccedilatildeo

A capacidade de resistecircncia de tubos de concreto eacute determinada pelo ensaio de compressatildeo

diametral No Brasil este ensaio eacute regulamentado de acordo com a norma ABNT NBR 8890 [9] Para

tubos com reforccedilo convencional o ensaio de compressatildeo diametral permite determinar as cargas de

fissura e de ruptura a partir de um carregamento contiacutenuo e comparar esses resultados com os valores

miacutenimos da norma

Os resultados do ensaio de resistecircncia agrave compressatildeo diametral permitem verificar a classe de

resistecircncia do tubo conforme especificado em projeto para a aplicaccedilatildeo de tubos em redes de aacuteguas

pluviais ou redes de esgoto sanitaacuterio A carga miacutenima isenta de dano corresponde agrave carga de fissura

do tubo o que permite classificar o elemento conforme a ABNT NBR 8890 [9]

A carga miacutenima de ruptura eacute a forccedila maacutexima obtida no ensaio de compressatildeo diametral e eacute

equivalente ao estado-limite uacuteltimo de ruiacutena do tubo conforme a classificaccedilatildeo da ABNT NBR 8890

[9] As cargas miacutenimas de fissura e de ruptura de tubos satildeo calculadas a partir dos respectivos valores

de carga total dividida pelo comprimento uacutetil do tubo na unidade kNm

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 17

A avaliaccedilatildeo de compressatildeo diametral possui diversos meacutetodos de montagem do aparato de

ensaio Conforme Zaidler (1983 apud Figueiredo e Neto 2002) entre esses meacutetodos destacam-se

ensaio de trecircs cutelos ensaio de dois cutelos ensaio de colchatildeo de areia e ensaio de Minnesota como

ilustra Figura 7 [29]

(a) (b) (c) (d)

Figura 7 - Meacutetodos de ensaio de tubos ensaios de (a) trecircs cutelos (b) dois cutelos (c) colchatildeo de areia e (d) Minnesota

[29]

No Brasil o meacutetodo de ensaio mais aplicado eacute o de trecircs cutelos conforme recomenda a ABNT

NBR 8890 [9] Esse meacutetodo consiste no apoio do tubo em dois cutelos de madeira inferiores e no

carregamento a partir de um cutelo superior centralizado e articulado o qual pode conter cutelo de

madeira entre esse e o tubo para ajustes de altura A Figura 8 ilustra o aparato de ensaio de compressatildeo

diametral Apoacutes a ruptura dos tubos satildeo extraiacutedos testemunhos para determinar a absorccedilatildeo de aacutegua

do concreto

Figura 8 - Esquema do ensaio de compressatildeo diametral para tubo de encaixe ponta e bolsa visto que L eacute o comprimento

uacutetil do tubo [9]

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 18

234 Limitaccedilotildees tecnoloacutegicas

Tubos de concreto compotildeem redes de sistemas enterrados nos quais a ocorrecircncia de falhas

pode gerar danos seacuterios e onerosos A ABNT NBR 8890 [9] limita o valor de absorccedilatildeo de aacutegua dos

tubos de concreto uma vez que tubos porosos podem facilitar a contaminaccedilatildeo do liacutequido no interior

dos tubos bem como podem gerar a poluiccedilatildeo do meio externo

Em vista disso eacute necessaacuterio investir no desenvolvimento tecnoloacutegico de tubos de concreto

Para tal diversos estudos foram publicados com o intuito de melhorar o desempenho de tubos de

concreto a partir da reduccedilatildeo das limitaccedilotildees do concreto de consistecircncia seca como estabilidade

volumeacutetrica e capacidade de resistir agrave esforccedilos [34]

Nesse sentido nota-se que o uso de aditivos e adiccedilotildees pode gerar melhorias para o concreto

aplicado em tubos Entre os materiais com potencial de gerar melhor desempenho do concreto

aplicado em tubos recebem destaque os aditivos

Em concretos de consistecircncia seca os aditivos contribuem para melhorar algumas

propriedades como a hidrataccedilatildeo do cimento propriedades mecacircnicas preenchimento do molde e

aspecto final dos elementos Dessa forma eacute possiacutevel reduzir a porosidade aumentar a resistecircncia

mecacircnica e a produtividade da fabricaccedilatildeo a partir do uso de aditivos [8]

A melhoria de desempenho de um tubo de concreto poderaacute acarretar no amplo ganho de

qualidade no sistema final mediante o nuacutemero de repeticcedilotildees desses elementos Agrave vista disso nota-se

a relevacircncia de diminuir limitaccedilotildees de desempenho em relaccedilatildeo ao concreto aplicado em tubos

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 19

3 Caracterizaccedilatildeo de materiais

Neste capiacutetulo eacute apresentada a caracterizaccedilatildeo dos materiais empregados na produccedilatildeo de tubos

de concreto Os materiais analisados satildeo o cimento CP V ARI RS aditivo de oacutexido de caacutelcio

supercalcinado e agregados

31 Materiais

Os materiais selecionados para a campanha experimental estatildeo descritos na Tabela 2 O

aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado DRY D1 foi fornecido pela empresa Chimica Edile do

Brasil e os demais materiais foram providenciados pela empresa Fermix Tubos

Tabela 2 - Materiais selecionados para a realizaccedilatildeo da campanha experimental

Material Tipo Fornecedor

Cimento CP V ARI RS InterCement Ijaciacute

Agregado miuacutedo Areia artificial graniacutetica Embu - Mogi

Agregado grauacutedo Brita graniacutetica (B0 e B1) Pau Pedra

Aditivo compensador de retraccedilatildeo Oacutexido de caacutelcio supercalcinado (DRY D1) Chimica Edile do Brasil

Aacutegua Deionizada (para pastas e argamassas) e

potaacutevel (para concretos) USJT

O cimento e o DRY D1 foram armazenados em sacos plaacutesticos vedados e mantidos em local

reservado para evitar absorccedilatildeo de aacutegua e carbonataccedilatildeo [13] Os agregados foram previamente secos

em estufa na temperatura 105 ordmC ateacute a massa constante

32 Meacutetodos de caracterizaccedilatildeo

321 Cimento e aditivo

Massa especiacutefica

O cimento e o aditivo foram caracterizados pela determinaccedilatildeo de suas respectivas massas

especiacuteficas utilizando o frasco de Le Chatelier e querosene segundo a ABNT NBR 16605 [32]

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 20

Distribuiccedilatildeo do tamanho de partiacutecula

A distribuiccedilatildeo do tamanho de partiacutecula foi realizada por granulometria a laser em uma

suspensatildeo em etanol absoluto no equipamento Malvern Mastersizer V363 da Malvern Instruments

Difraccedilatildeo de raios-X

A composiccedilatildeo mineraloacutegica desses compostos foi determinada por difraccedilatildeo de raios-X

(DRX) O ensaio foi realizado em um difratocircmetro PANalytical XrsquoPert PRO MPD Alpha1 em

geometria de reflexatildeo Bragg-Brentano θ2θ equipado com um detector Pixel (comprimento ativo de

3347 ordm) e uma fenda divergente fixa de 05 o

Esse equipamento opera com radiaccedilatildeo CuKα1 filtrada por Ni (λ = 15418 Aring) na voltagem de

45 kV e corrente de 40 mA Os porta-amostras eram ciliacutendricos com diacircmetro de 16 mm e

profundidade de 25 mm Foram carregados por backloading e girados a 2 rps [33]

Os difratogramas foram obtidos de 4 o2θ a 80 o2θ com passo de 0013 o2θ e 100 spasso

Foram analisados quantitativamente pelo meacutetodo de Rietveld utilizando o programa XrsquoPert

HighScore Plus com os modelos estruturais apresentados na Tabela 3 O conteuacutedo de fases amorfas

foi determinado pelo meacutetodo do padratildeo externo [33] utilizando alumina em poacute (SRM 676a NIST)

como uma referecircncia padratildeo

Tabela 3 - Modelos estruturais utilizados para o refinamento de Rietveld para o ensaio de DRX

Fase Foacutermula Sistema cristalino Nuacutemero PDF Coacutedigo ICSD Referecircncia

Alita Ca3SiO5 Monocliacutenico 01-070-8632 94742 [34]

Belitam Ca2SiO4m Monocliacutenico 01-083-0460 79550 [35]

Belitao Ca2SiO4o Ortorrocircmbico 01-086-0399 81097 [36]

Aluminato de caacutelcio Ca3Al2O6c Cuacutebico 00-038-1429 1841 [37]

Aluminato de caacutelcio Ca3Al2O6o Ortorrocircmbico 00-032-0150 1880 [38]

Ferroaluminato de caacutelcio Ca2AlFeO5 Ortorrocircmbico 01-071-0667 9197 [39]

Gipsita CaSO42H2O Monocliacutenico 00-033-0311 151692 [40]

Sulfato de caacutelcio

hemidratado CaSO4middot05H2O Monoclinic 00-041-0224 380286 [41]

Anidrita CaSO4 Ortorrocircmbico 01-086-2270 40043 [42]

Calcita CaCO3 Romboeacutedrico 01-083-0577 79673 [43]

Dolomita CaMg(CO3)2 Trigonal 01-075-1761 31335 [44]

Oacutexido de caacutelcio CaO Cubic 00-043-1001 75785 [45]

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 21

Tabela 3 - Modelos estruturais utilizados para o refinamento de Rietveld para o ensaio de DRX (continuaccedilatildeo)

Fase Foacutermula Sistema cristalino Nuacutemero PDF Coacutedigo ICSD Referecircncia

Portlandita Ca(OH)2 Romboeacutedrico 01-072-0156 15741 [46]

Etringita Ca6Al2(SO4)3

(OH)1226H2O Hexagonal 00-041-1451 155395 [47]

Monosulfoaluminato

de caacutelcio

3CaOAl2O3

CaSO412H2O Romboeacutedrico - 24461 [48]

Hemicarboaluminato

de caacutelcio

Ca4Al2(OH)12

OH05CO34H2O Romboeacutedrico 00-041-0221 263124 [49]

Monocarboaluminato

de caacutelcio

Ca4Al2(OH)12

CO35H2O Tricliacutenico 01-087-0493 59327 [50]

Alumina (padratildeo) Al2O3 Romboeacutedrico 01-081-2267 73725 [51]

322 Agregados

Os agregados miuacutedo e grauacutedo foram caracterizados pela absorccedilatildeo de aacutegua respectivamente

conforme a ABNT NBR NM 30 [52] e ABNT NBR NM 53 [53] Aleacutem disso os agregados miuacutedo e

grauacutedo foram analisados pela determinaccedilatildeo da massa especiacutefica

33 Resultados e discussatildeo

331 Cimento e aditivo

Massa especiacutefica

A massa especiacutefica do cimento e do aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado foram 305 e

313 gcm3 respectivamente Os valores determinados estatildeo bastante proacuteximos de resultados

presentes na literatura [6] Dessa forma o valor da massa especiacutefica determinado para o aditivo se

enquadra no valor especificado pela norma ABNT NBR 11768-1 [17]

Distribuiccedilatildeo do tamanho de partiacutecula

As curvas de distribuiccedilatildeo do tamanho de partiacutecula determinadas por granulometria a laser do

cimento e do aditivo estatildeo apresentadas na Figura 9 A partir dessa anaacutelise foram obtidos os

resultados apresentados na Tabela 4 Observa-se que o cimento CP V ARI RS apresenta distribuiccedilatildeo

de tamanho de partiacutecula mais fina que o aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 22

Figura 9 - Curvas de distribuiccedilatildeo do tamanho de partiacutecula do cimento CP V ARI RS e aditivo

Tabela 4 - Diacircmetros das partiacuteculas de cimento e aditivo obtidos por granulometria a laser

Diacircmetro Cimento Aditivo

d10 (microm) 380 56

d50 (microm) 136 191

d90 (microm) 342 1080

Difraccedilatildeo de raios-X

As composiccedilotildees mineraloacutegicas do cimento e do aditivo estatildeo apresentadas na Tabela 5 e na

Tabela 6 respectivamente As fases encontradas no cimento CP V ARI RS estatildeo de acordo com a

literatura teacutecnica [2354] O aditivo apresentou quantidade de oacutexido de caacutelcio de 90 predominante

em relaccedilatildeo agrave outras composiccedilotildees como hidroacutexido de caacutelcio calcita e dolomita De acordo com esses

resultados o aditivo estaacute de acordo com o prescrito na norma ABNT NBR 11768-1 [17]

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 23

Tabela 5 - Composiccedilatildeo mineraloacutegica do cimento CP V ARI RS por DRX

Fase Quantidade ( em massa)

C3S 589

C2S 114

C3Ac 58

C3Ao 21

C4AF 79

Ca(OH)2 12

CaCO3 27

CaSO405H2O 68

CaSO4 17

SiO2 15

Soma total 1000

Tabela 6 - Composiccedilatildeo mineraloacutegica do aditivo por DRX

Fase Quantidade ( em massa)

CaO 905

MgO 03

Ca(OH)2 52

CaCO3 15

CaMg(CO3)2 26

Soma total 1000

332 Agregados

A absorccedilatildeo de aacutegua e a massa especiacutefica dos agregados miuacutedo e grauacutedo estatildeo apresentados na

Tabela 7 A caracterizaccedilatildeo dos agregados forneceu resultados que contribuem com a seleccedilatildeo de

materiais adequados para a produccedilatildeo de tubos de concreto e auxilia a reproduccedilatildeo da pesquisa

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 24

Tabela 7 - Anaacutelise de agregados

Item Agregado miuacutedo Agregado grauacutedo B0 Agregado grauacutedo B1

Absorccedilatildeo de aacutegua () 295 084 036

Massa especiacutefica (gcm3) 278 281 289

34 Conclusotildees do capiacutetulo

Neste capiacutetulo foram analisados os materiais empregados no estudo para a realizaccedilatildeo da

campanha experimental Os materiais analisados satildeo o cimento o aditivo de oacutexido de caacutelcio

supercalcinado e os agregados Para tal foram realizados os ensaios de massa especiacutefica distribuiccedilatildeo

do tamanho de partiacutecula e difraccedilatildeo de raios-X

A partir dos resultados de massa especiacutefica nota-se que o aditivo de oacutexido de caacutelcio

supercalcinado estaacute conforme os paracircmetros da ABNT NBR 11768-1 [17] e estudos anteriores [6]

Observa-se a partir das curvas de distribuiccedilatildeo do tamanho de partiacutecula que o cimento CP V ARI RS

apresenta distribuiccedilatildeo de tamanho de partiacutecula mais fina que o aditivo de oacutexido de caacutelcio

supercalcinado

Conforme a anaacutelise obtida do ensaio de difraccedilatildeo de raios-X observa-se que o aditivo

composto por oacutexido de caacutelcio supercalcinado estaacute de acordo com os paracircmetros da ABNT NBR

11768-1 [17] para aditivos compensadores de retraccedilatildeo tipo G Conforme o ensaio as fases

encontradas no cimento CP V ARI RS estatildeo conforme a bibliografia [2354]

A partir da anaacutelise dos agregados obteve-se resultados de absorccedilatildeo de aacutegua e massa especiacutefica

com o objetivo de fornecer paracircmetros para a seleccedilatildeo de agregados utilizados na produccedilatildeo de tubos

de concreto e facilitar a reproduccedilatildeo da pesquisa

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 25

4 Anaacutelise da influecircncia do aditivo na cineacutetica e nos mecanismos de hidrataccedilatildeo

No capiacutetulo em questatildeo eacute apresentado o procedimento experimental empregado para analisar

a influecircncia do aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado na cineacutetica e nos mecanismos de

hidrataccedilatildeo do CP V ARI RS Para tal satildeo analisados e discutidos os ensaios de calorimetria

isoteacutermica de DRX e de Microscopia Eletrocircnica de Varredura (MEV)

41 Materiais

Os materiais utilizados nessa parte da campanha experimental foram o cimento CP V ARI RS

o aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado e aacutegua deionizada conforme descrito no item

31

42 Dosagem e preparaccedilatildeo de pastas de cimento

As pastas foram produzidas com uma relaccedilatildeo aacuteguacimento (ac) fixa igual a 045 conforme

o usual para tubos de concreto Os teores de aditivo selecionados foram de 10 20 30 40 50 e 60

sobre a massa de cimento ( smc) conforme recomendaccedilatildeo do fabricante

Aleacutem disso para a relaccedilatildeo ac de 045 foi produzida uma pasta somente com o aditivo e aacutegua

bem como foi produzida uma pasta com o cimento e aacutegua consideradas como as amostras de

referecircncia para anaacutelise comparativa

Para a produccedilatildeo de cada amostra 200 g de pasta foram preparadas pela preacute-mistura de cimento

e aditivo seguido da adiccedilatildeo de aacutegua e homogeneizaccedilatildeo por 1 min usando um agitador IKA RW 20

acoplado a um eixo R1342 de 4 lacircminas a 1500 rpm

Apoacutes esse tempo o agitador foi desligado e as paredes internas do recipiente foram limpas

durante 30 s com uma espaacutetula Entatildeo a pasta foi homogeneizada novamente por 1 min a 1500 rpm

no agitador Concluiacutedo o processo de mistura a pasta foi destinada para o ensaio correspondente

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 26

43 Meacutetodos

431 Calorimetria isoteacutermica

Calorimetria isoteacutermica foi realizada a 23 ordmC durante 24 h com 87 g de pasta de cimento

utilizando um caloriacutemetro isoteacutermico TAMAir (TA Instruments) de 8 canais Esse ensaio foi

realizado para analisar a cineacutetica de hidrataccedilatildeo de pastas de cimento com diferentes teores de aditivo

As pastas analisadas foram a referecircncia (sem aditivo) e as pastas contendo 10 20 30 40

50 e 60 de aditivo sobre a massa de cimento Aleacutem disso foi feita uma pasta apenas contendo

aditivo e aacutegua na relaccedilatildeo 10 045 em massa para anaacutelise comparativa

432 DRX

A DRX foi utilizada para determinar a composiccedilatildeo das pastas de cimento com 24 h de

hidrataccedilatildeo utilizando o procedimento descrito no item 321 Foram utilizadas as pastas de cimento

produzidas com 3 e 5 de aditivo bem como a pasta de referecircncia sem aditivo A hidrataccedilatildeo das

pastas foi paralisada 24 h apoacutes sua preparaccedilatildeo pelo meacutetodo da troca de solvente [55] Esse meacutetodo

foi empregado porque natildeo afeta a estabilidade e a cristalinidade de aluminatos hidratados [55]

O procedimento de troca de solvente consiste em 6 passos primeiramente a pasta foi imersa

em isopropanol (razatildeo solventepasta igual a 10) por 1 h a -4 ordmC Em segundo lugar o solvente foi

substituiacutedo por um novo volume de isopropanol (razatildeo solventepasta igual a 10) e a pasta foi mantida

imersa por 1 h a -4 ordmC Em terceiro lugar o solvente foi substituiacutedo por um novo volume de

isopropanol (razatildeo solventepasta igual a 50) e a imersatildeo ocorreu por 24 h a -4 ordmC

Apoacutes essa etapa o isopropanol foi substituiacutedo por eacuteter dietiacutelico (razatildeo solventepasta igual a

25) e a pasta foi mantida imersa por 24 h a -4 ordmC Em seguida o solvente foi removido e a amostra

foi seca por 30 min a 40 ordmC Finalmente a pasta foi moiacuteda em moinho de aacutegata ateacute atingir tamanho

maacuteximo de partiacutecula igual a 63 microm

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 27

433 MEV

Microscopia Eletrocircnica de Varredura foi realizada para analisar a microestrutura das pastas

de cimento com aditivos na idade de 24 h Foram ensaiadas as mesmas amostras utilizadas para DRX

em idade especiacutefica Os ensaios foram executados em um microscoacutepio modelo Quanta FEG 650 na

voltagem de 20 kV A superfiacutecie analisada foi a de fratura recobertas com carbono A morfologia

dos hidratos precipitados foi avaliada por feixe de eleacutetrons secundaacuterios e sua composiccedilatildeo quiacutemica foi

avaliada por espectroscopia de raios-X por dispersatildeo de energia (EDS)

44 Resultados e discussatildeo

441 Calorimetria isoteacutermica

As curvas de fluxo de calor estatildeo apresentadas na Figura 10 e na Figura 11 Os pontos

caracteriacutesticos das curvas de fluxo de calor foram determinados seguindo o procedimento de Salvador

et al [56] e estatildeo na Tabela 8 As conclusotildees derivadas dessa anaacutelise estatildeo apresentadas

subsequentemente

Figura 10 - Curvas de fluxo de calor de pastas de 0 a 1 h para amostras de pastas cimentiacutecias e a pasta com 100

aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 28

Figura 11 - Curvas de fluxo de calor de pastas de 0 a 24 h para amostras de pastas cimentiacutecias e a pasta 100 aditivo

Tabela 8 - Anaacutelise das curvas de fluxo calor obtidas para amostras de pastas cimentiacutecias e a pasta com 100 aditivo de

oacutexido de caacutelcio supercalcinado

Pasta teor de

aditivo ( smc)

Periacuteodo de

induccedilatildeo (h)

Taxa de reaccedilatildeo

do pico principal

(mWgh)

Fluxo de calor

maacuteximo (mWg)

Energia liberada

no pico principal

(Jg)

Energia

liberada ateacute

24 h (Jg)

00 1396 105 574 3844 3170

10 1238 124 624 4024 3456

20 1257 113 616 4074 3437

30 1069 125 655 4202 3630

40 1115 121 643 4276 3594

50 983 131 699 4396 3833

60 974 129 705 4482 3872

Na Figura 10 observa-se que a reaccedilatildeo do aditivo com aacutegua gera um intenso pico de liberaccedilatildeo

de calor A hidrataccedilatildeo do oacutexido de caacutelcio gerando hidroacutexido de caacutelcio eacute potencialmente exoteacutermica

Essa reaccedilatildeo eacute raacutepida e termina aproximadamente 1 h apoacutes a mistura do aditivo com aacutegua Na Figura

11 eacute possiacutevel verificar que natildeo ocorrem reaccedilotildees quiacutemicas nessa pasta ateacute 24 h

A partir da anaacutelise das curvas de pastas de cimento com diferentes teores de aditivo na Figura

11 observa-se que a inclusatildeo do aditivo na pasta acelera a cineacutetica de reaccedilotildees de hidrataccedilatildeo Quanto

maior o teor de aditivo adicionado menor eacute o tempo de induccedilatildeo maior a velocidade de reaccedilatildeo maior

a intensidade do pico principal de hidrataccedilatildeo e maior a energia liberada pelos processos de hidrataccedilatildeo

Tal fato eacute devido agrave promoccedilatildeo da formaccedilatildeo e da precipitaccedilatildeo de C-S-H na matriz [6]

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 29

Tais fatos ocorrem porque a inclusatildeo de aditivos contendo caacutelcio e a adiccedilatildeo de hidroacutexido de

caacutelcio em sistemas cimentiacutecios contribuem para aumentar a concentraccedilatildeo do iacuteon Ca2+ em soluccedilatildeo

fazendo com que o meio liacutequido atinja a supersaturaccedilatildeo mais rapidamente [7]

Como o final do periacuteodo de induccedilatildeo e o iniacutecio do processo de aceleraccedilatildeo dependem da

supersaturaccedilatildeo da soluccedilatildeo com Ca2+ a inclusatildeo de aditivo acelera os processos de hidrataccedilatildeo [23]

Com isso eacute possiacutevel concluir que o aditivo acelera o endurecimento da pasta e pode conferir aumento

de resistecircncia mecacircnica da matriz cimentiacutecia Tais resultados estatildeo coerentes com os encontrados na

literatura [67]

Ainda a partir da anaacutelise da Figura 11 foram selecionadas as dosagens de aditivo de 30 e 50

sobre a massa de cimento que foram utilizadas nas etapas seguintes da campanha experimental

Esses teores receberam destaque pois satildeo valores intermediaacuterios que apresentaram resultados de taxa

de reaccedilatildeo do pico principal maiores em relaccedilatildeo aos demais teores adjacentes

442 DRX

A Tabela 9 apresenta a composiccedilatildeo mineraloacutegica obtidas a partir da anaacutelise de DRX para

pastas de cimento com 24 h de hidrataccedilatildeo As amostras analisadas foram sem aditivo e com 3 e 5

de aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado

Tabela 9 - Composiccedilatildeo mineraloacutegica de pastas de cimento obtidas por DRX para amostras de pastas cimentiacutecias sem

aditivo e pasta com 3 e 5 de aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado

Amostra 24 h Sem aditivo 3 de aditivo 5 de aditivo

Fase Quantidade ( em massa)

C3S 313 269 258

C2S 60 55 54

C3A 47 49 49

C4AF 31 36 36

CaCO3 59 58 58

Etringita 138 136 136

Ca(OH)2 151 183 178

Fases amorfas 199 213 231

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 30

A partir da anaacutelise de DRX nota-se que as amostras com aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio

supercalcinado possuem maior presenccedila de portlandita O emprego de 3 e 5 de aditivo aumentou

o teor de portlandita em relaccedilatildeo agrave pasta sem aditivo respectivamente de 212 e 179 Desse modo

observa-se que os resultados da anaacutelise de DRX estatildeo conforme observado na bibliografia pois a

reaccedilatildeo de hidrataccedilatildeo do aditivo eacute capaz de gerar portlandita [6]

Ao analisar os resultados do ensaio de DRX observa-se que as amostras com o aditivo

possuem maior teor de fases amorfas As amostras com 3 e 5 de aditivo apresentaram aumento

do teor de fases amorfas em relaccedilatildeo agrave pasta sem aditivo respectivamente de 70 e 161 Nota-se

que esse fato estaacute relacionado agrave presenccedila de C-S-H nas amostras e os resultados estatildeo conforme a

bibliografia pois a hidrataccedilatildeo do oacutexido de caacutelcio pode acelerar a precipitaccedilatildeo do gel de C-S-H em

matrizes cimentiacutecias [67]

443 MEV

As imagens obtidas por MEV das amostras sem o aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado

com 3 e 5 de aditivo satildeo mostradas na Figura 12b

A partir da comparaccedilatildeo entre a Figura 13a e Figura 13b nota-se que a amostra com 3 de

aditivo apresenta maior presenccedila de hidroacutexido de caacutelcio e gel de C-S-H Ainda em relaccedilatildeo agrave Figura

13a e Figura 13c observa-se maior presenccedila de gel de C-S-H na amostra com 5 de aditivo Desse

modo a partir da anaacutelise visual das Figuras nota-se que as pastas com aditivo de oacutexido de caacutelcio

supercalcinado podem apresentar maior presenccedila de gel de C-S-H como observado na literatura [14]

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 31

(a)

(b)

(c)

Figura 12 - Imagens obtidas por MEV de pastas cimentiacutecias para as amostras (a) sem aditivo (b) com 3 de aditivo e

(c) 5 de aditivo

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 32

(a)

(b)

(c)

Figura 13 - Imagens obtidas por MEV de pastas cimentiacutecias para as amostras (a) sem aditivo (b) com 3 de aditivo e

(c) 5 de aditivo

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 33

Dessa forma a anaacutelise dos resultados de MEV estaacute de acordo com o observado nos ensaios

anteriores principalmente em relaccedilatildeo agrave anaacutelise de calorimetria isoteacutermica na qual observou-se que os

aditivos baseados em oacutexido de caacutelcio satildeo capazes de gerar a aceleraccedilatildeo dos processos de hidrataccedilatildeo

e consequentemente a precipitaccedilatildeo de produtos de hidrataccedilatildeo como o gel de C-S-H [23] Aleacutem

disso essa anaacutelise estaacute conforme a bibliografia uma vez que a reaccedilatildeo de hidrataccedilatildeo do aditivo eacute capaz

de gerar hidroacutexido de caacutelcio [6]

45 Conclusotildees do capiacutetulo

Neste capiacutetulo foram analisadas amostras de pastas cimentiacutecias baseadas nos ensaios de

calorimetria isoteacutermica DRX e MEV O ensaio de calorimetria isoteacutermica analisou pastas cimentiacutecias

com o aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado nos teores de 10 20 30 40 50 e 60

sobre a massa de cimento Ainda o ensaio analisou uma amostra de pasta cimentiacutecia sem o aditivo e

uma pasta composta somente do aditivo

A partir dos resultados de calorimetria isoteacutermica observa-se que a reaccedilatildeo do aditivo com aacutegua

gera um intenso pico de liberaccedilatildeo de calor uma vez que a hidrataccedilatildeo do oacutexido de caacutelcio gerando

hidroacutexido de caacutelcio eacute potencialmente exoteacutermica Ainda observa-se que conforme ocorre o aumento

o teor do aditivo menor eacute o tempo de induccedilatildeo maior a velocidade de reaccedilatildeo maior a intensidade do

pico principal de hidrataccedilatildeo e maior a energia liberada pelos processos de hidrataccedilatildeo

As anaacutelises de DRX e MEV foram realizadas para as amostras de pastas sem aditivo e com

3 e 5 do aditivo Nota-se a partir da anaacutelise de DRX que o uso do aditivo aumentou o teor de

portlandita e de fases amorfas correspondentes ao teor de C-S-H conforme a bibliografia [67]

Observa-se na anaacutelise de MEV que o aditivo natildeo alterou de forma significativa a

microestrutura da pasta cimentiacutecia pois as amostras possuem deposiccedilatildeo de produto similares

Entretanto nota-se que a amostra com 3 de aditivo apresenta maior presenccedila de portlandita e gel

de C-S-H Aleacutem disso nota-se na amostra com 5 de aditivo maior presenccedila de gel de C-S-H

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 34

5 Caracterizaccedilatildeo da estabilidade dimensional de argamassas

Com o objetivo de caracterizar o aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado foi

realizado o ensaio de variaccedilatildeo dimensional Este ensaio eacute caracteriacutestico para aditivos compensadores

de retraccedilatildeo uma vez que permite determinar a influecircncia do aditivo na expansatildeo de matrizes

cimentiacutecias conforme determina a ABNT NBR 11768-1 [17]

51 Composiccedilatildeo e preparo de argamassas

A fim de permitir a moldagem dos corpos de prova para o ensaio de determinaccedilatildeo da variaccedilatildeo

dimensional a dosagem de concreto consistecircncia seca foi adaptada para uma argamassa de

consistecircncia plaacutestica Esta alteraccedilatildeo foi necessaacuteria pois os moldes do ensaio possuem pinos metaacutelicos

rosqueados em seu interior os quais natildeo podem sofrer os deslocamentos gerados durante o processo

de moldagem de concretos de consistecircncia seca

A adaptaccedilatildeo da dosagem de concreto para a argamassa foi realizada de forma experimental

mantendo-se fixa a quantidade de cimento e a relaccedilatildeo aacuteguacimento aplicada na dosagem do concreto

Por outro lado a quantidade de agregado miuacutedo foi reduzida em 234 e o agregado grauacutedo foi

retitado da dosagem com o objetivo de garantir uma argamassa de consistecircncia plaacutestica conforme

apresentado na Tabela 10 O aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado foi empregado nas dosagens

de 3 e 5 sobre a massa de cimento

Tabela 10 - Dosagem de materiais para produccedilatildeo de 1 m3 de argamassa

Material Tipo Dosagem (kgm3) Traccedilo unitaacuterio em massa

Cimento CP V ARI RS 3100 100

Agregado miuacutedo Areia artificial graniacutetica 86728 271

Aacutegua Potaacutevel 1457 047

As argamassas foram preparadas em argamassadeira orbital marca Perfecta Curitiba com

capacidade de 20 L com a preacute-mistura do cimento e do aditivo por 30 s a 136 rpm adiccedilatildeo e mistura

da aacutegua por 60 s a 281 rpm e adiccedilatildeo e mistura da areia por 90 s a 281 rpm

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 35

52 Meacutetodos

Imediatamente apoacutes a finalizaccedilatildeo da mistura corpos de prova prismaacuteticos 75 mm x 75 mm x

285 mm (largura x altura x comprimento) foram moldados segundo a norma ABNT NBR 16834 [57]

O processo de cura dos corpos de prova foi realizado conforme determinado por Nunes et al [15]

com o objetivo de simular a cura usual de tubos de concreto

Os autores propuseram a adaptaccedilatildeo da norma ASTM C 157 [19] que consiste na seguinte

metodologia imediatamente apoacutes a moldagem dos corpos de prova estes foram recobertos por papel

filme e colocados em cacircmara uacutemida depois de 1 dia os corpos de prova foram retirados da cacircmara

uacutemida e desformados

A primeira leitura da variaccedilatildeo dimensional foi realizada conforme o procedimento da norma

ABNT NBR 16834 [57] mantendo-se a posiccedilatildeo do corpo de prova de acordo com a indicaccedilatildeo de

seta como mostra a Tabela 14 Em seguida os corpos de prova foram mantidos na cacircmara seca ateacute a

leitura de 180 dias

Figura 14 - Aparato para determinaccedilatildeo para o ensaio de variaccedilatildeo dimensional A seta azul indica a posiccedilatildeo do corpo de

prova durante o ensaio

53 Resultados e discussatildeo

Os resultados obtidos na anaacutelise de variaccedilatildeo dimensional estatildeo apresentados na Figura 15

Observa-se que houve uma reduccedilatildeo da retraccedilatildeo nas amostras com aditivos em relaccedilatildeo agrave amostra

referecircncia sem aditivo Assim argamassas produzidas com o aditivo apresentaram maior estabilidade

volumeacutetrica quando comparadas agraves argamassas referecircncia

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 36

Figura 15 - Resultados de variaccedilatildeo dimensional por idade de argamassas para amostras sem aditivo com 3 de aditivo

e 5 de aditivo

A amostra referecircncia apresentou variaccedilatildeo dimensional de -0089 A reduccedilatildeo de retraccedilatildeo aos

28 dias de idade de ensaio foi de 337 e 787 com o emprego de 3 e 5 de aditivo sobre a massa

de cimento com resultados de variaccedilatildeo dimensional respectivamente de -0086 e -0082

Desse modo para a amostra com 5 de aditivo a reduccedilatildeo de retraccedilatildeo aos 28 dias de idade eacute

maior que o miacutenimo de 5 determinado para caracterizar o aditivo compensador de retraccedilatildeo

conforme a ABNT NBR 11768-1 [17] para aditivos compensadores de retraccedilatildeo tipo G

Observa-se que a maior reduccedilatildeo do valor de variaccedilatildeo dimensional foi de 0008 para 7 dias

a partir da comparaccedilatildeo entre a argamassa referecircncia e a argamassa com 5 de aditivo A reduccedilatildeo de

variaccedilatildeo dimensional foi similar entre as leituras a partir de 7 dias

De acordo com o observado no item 42 a inclusatildeo do aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio

supercalcinado em matrizes cimentiacutecias aumenta a quantidade de portlandita disponiacutevel Os cristais

de portlandita exercem uma pressatildeo durante a sua formaccedilatildeo o que gera uma reaccedilatildeo expansiva Assim

o uso do aditivo compensa a retraccedilatildeo por secagem e a retraccedilatildeo autoacutegena da matriz cimentiacutecia

54 Conclusotildees do capiacutetulo

Neste capiacutetulo foi avaliada a variaccedilatildeo dimensional de amostras de argamassa sem aditivo e

com 3 e 5 de aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado Observa-se que nas amostras

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 37

com 3 e 5 de aditivo houve reduccedilatildeo de retraccedilatildeo aos 28 dias de idade respectivamente de 337 e

787 em relaccedilatildeo agrave amostra sem aditivo As amostras apresentaram comportamento similar ao longo

do ensaio realizado ateacute 180 dias

A amostra com 5 de aditivo apresentou reduccedilatildeo de retraccedilatildeo aos 28 dias em relaccedilatildeo agrave

amostra sem aditivo conforme determina a ABNT NBR 11768-1 [17] para aditivos compensadores

de retraccedilatildeo tipo G Desse modo nota-se que argamassas produzidas com o aditivo possuem maior

estabilidade volumeacutetrica

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 38

6 Produccedilatildeo de concreto em laboratoacuterio

Concretos foram produzidos em laboratoacuterio com o propoacutesito de avaliar a influecircncia do uso

do aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado nestas amostras Para tal foram realizados os ensaios de

resistecircncia agrave compressatildeo e absorccedilatildeo de aacutegua apoacutes imersatildeo e fervura e iacutendice de vazios As amostras

de concreto analisadas foram as contendo 3 e 5 de aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado

assim como a amostra sem aditivo

61 Composiccedilatildeo e preparo de concretos

A fim de analisar a aplicaccedilatildeo do aditivo compensador de retraccedilatildeo em tubos de concreto optou-

se por utilizar uma dosagem de concreto normalmente empregada para a fabricaccedilatildeo de tubos Esse

concreto caracteriza-se por uma consistecircncia seca pois os tubos satildeo moldados por vibro-compactaccedilatildeo

e os moldes satildeo removidos aproximadamente 5 min apoacutes sua moldagem

A dosagem de concreto utilizada estaacute descrita na Tabela 11 desenvolvida pela empresa

Fermix Tubos para fabricar tubos tipo PA-2 com reforccedilo de armadura metaacutelica Foram utilizados os

materiais descritos no capiacutetulo 3

Tabela 11 - Dosagem de materiais para produccedilatildeo de 1 m3 de concreto para fabricaccedilatildeo de tubos

Material Tipo Dosagem (kgm3) Traccedilo unitaacuterio em massa

Cimento CP V ARI RS 3100 100

Agregado miuacutedo Areia artificial graniacutetica 11315 365

Agregado grauacutedo Brita graniacutetica B0 2263 073

Agregado grauacutedo Brita graniacutetica B1 5301 171

Aacutegua Potaacutevel 1457 047

Observa-se que a dosagem de concreto em questatildeo possui relaccedilatildeo aacuteguacimento inferior agrave

050 conforme determina a ABNT NBR 8890 [9] para tubos destinados agrave redes de aacutegua pluvial Aleacutem

disso o traccedilo de concreto possui um teor de argamassa igual a 656 conforme meacutetodo do IPT

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 39

(1+teor de agregado miuacutedo por quilograma de cimento 1+ teor de agregado total por quilograma de

cimento) [3031]

O teor de argamassa utilizado eacute aproximadamente 20 superior ao teor em concretos

convencionais para garantir melhor acabamento superficial do tubo e o recobrimento adequado das

armaduras utilizadas para reforccedilo do elemento

Os concretos selecionados para anaacutelise foram o de referecircncia (sem aditivo) e contendo 3 e

5 de aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado sobre a massa de cimento Lotes de 25 L

foram produzidos em betoneira estacionaacuteria de 50 L eixo vertical e mistura forccedilada conforme

determina a ABNT NBR 12821 [58] O procedimento de mistura pode ser visto na Figura 16a

(a) (b) (c)

Figura 16 - Produccedilatildeo dos corpos de prova de concreto (a) mistura dos materiais na betoneira (b) preenchimento do

molde com 1 camada de concreto (c) aplicaccedilatildeo de energia com o soquete para compactaccedilatildeo do concreto

Imediatamente apoacutes a mistura do concreto foram moldados corpos de prova ciliacutendricos na

dimensatildeo de 100 mm de diacircmetro por 200 mm de altura A moldagem dos corpos de prova foi

realizada com o auxiacutelio de soquete metaacutelico dotado de guia para aplicaccedilatildeo de energia conforme

descreve a ABNT NBR 7182 [59]

O processo de moldagem dos corpos de prova estaacute apresentado nas Figura 16b e Figura 16c

Os corpos de prova foram desmoldados 24 h apoacutes a moldagem cobertos com lona plaacutestica e mantidos

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 40

no laboratoacuterio em condiccedilotildees de temperatura e umidade respectivamente de 23plusmn1 ordmC e 58plusmn2 de ateacute

a data de realizaccedilatildeo dos ensaios

62 Meacutetodos de ensaio para avaliaccedilatildeo de concretos

621 Resistecircncia agrave compressatildeo

O ensaio de resistecircncia agrave compressatildeo tem o intuito de verificar a influecircncia do uso do aditivo

na resistecircncia mecacircnica de concretos O ensaio foi realizado com 3 corpos de prova ciliacutendricos de

100 mm de diacircmetro e 200 mm de altura retificados nas idades de 1 3 e 28 dias Foi utilizada uma

prensa universal TONI PACT 3000 de 100 tf A velocidade de aplicaccedilatildeo de pressatildeo foi igual a 045

MPas seguindo as recomendaccedilotildees da ABNT NBR 5739 [60]

622 Absorccedilatildeo apoacutes imersatildeo e fervura e iacutendice de vazios

O ensaio tem o intuito de verificar a influecircncia do aditivo na porosidade acessiacutevel agrave aacutegua da

matriz Este foi realizado com 3 corpos de prova ciliacutendricos de 100 mm de diacircmetro e 200 mm de

altura para a idade de 28 dias seguindo a ABNT NBR 9778 [61]

Os corpos de prova foram imersos em aacutegua por 3 dias e sua massa saturada foi determinada

Entatildeo foram secos a 60 oC por 3 dias e sua massa seca foi medida A absorccedilatildeo de aacutegua foi calculada

pela diferenccedila entre a massa saturada e seca em valores porcentuais em relaccedilatildeo agrave massa seca

63 Resultados e discussatildeo

631 Resistecircncia agrave compressatildeo

A Tabela 12 resume os resultados meacutedios de resistecircncia agrave compressatildeo dos concretos com o

desvio padratildeo e anaacutelise de variacircncia ldquoAnovardquo de cada medida Observa-se clara influecircncia do aditivo

compensador de retraccedilatildeo no aumento de resistecircncia mecacircnica do concreto em relaccedilatildeo agrave referecircncia

A amostra com 5 de aditivo apresentou maior resistecircncia agrave compressatildeo em todas as idades

analisadas

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 41

A partir da anaacutelise da Tabela 12 em relaccedilatildeo agrave Anova com uma confiabilidade de 95 obteve-

se o valor de ldquoprdquo inferior a 005 (5) para as amostras nas idades de ensaio de 1 3 e 28 dias Assim

observa-se que a diferenccedila entre as amostras referecircncia com 30 de aditivo e com 50 de aditivo

satildeo estatisticamente significativas para as trecircs idades de ensaio analisadas

Tabela 12 - Resultados meacutedios de resistecircncia agrave compressatildeo nas diferentes idades

Amostra fcm1 (MPa) fcm3 (MPa) fcm28 (MPa)

Sem aditivo 119 plusmn 056 149 plusmn 015 181 plusmn 078

30 de aditivo 130 plusmn 040 187 plusmn 051 197 plusmn 064

50 de aditivo 140 plusmn 050 196 plusmn 035 209 plusmn 028

Anova 00057 00019 00306

p

Concretos produzidos com o aditivo apresentaram maiores resistecircncias agrave compressatildeo que o

concreto referecircncia em todas as idades analisadas Empregando 3 de aditivo a resistecircncia agrave

compressatildeo aumenta 92 255 e 88 nas idades de 1 3 e 28 dias respectivamente Concretos

produzidos com 5 do aditivo apresentaram valores de resistecircncia a compressatildeo 177 315 e 157

superiores ao concreto referecircncia nas idades de 1 3 e 28 dias respectivamente

Conforme observado nos resultados de calorimetria isoteacutermica o aditivo compensador de

retraccedilatildeo contribui para acelerar a cineacutetica de hidrataccedilatildeo do cimento o que eacute capaz de aumentar o

preenchimento dos poros da matriz cimentiacutecia Assim essa aceleraccedilatildeo contribui para aumentar a

velocidade de formaccedilatildeo e precipitaccedilatildeo de C-S-H na matriz Com isso o emprego do aditivo promove

aumento na resistecircncia agrave compressatildeo do concreto

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 42

632 Absorccedilatildeo apoacutes imersatildeo e fervura e iacutendice de vazios

Os resultados obtidos de absorccedilatildeo de aacutegua e iacutendice de vazios por imersatildeo e fervura para

concretos na idade de 28 dias estatildeo apresentados na Figura 17 com o desvio padratildeo de cada resultado

Concretos produzidos com 3 de aditivo apresentaram valores de absorccedilatildeo de aacutegua e iacutendice de vazios

51 e 67 inferiores em relaccedilatildeo agrave amostra sem aditivo Empregando 5 do aditivo a absorccedilatildeo de

aacutegua e iacutendice de vazios diminuiacuteram 80 e 90 respectivamente

Figura 17 - Resultados meacutedios de absorccedilatildeo de aacutegua e iacutendice de vazios por imersatildeo e fervura obtidos de amostras sem

aditivo com 3 de aditivo e 5 de aditivo

Os resultados do ensaio de absorccedilatildeo de aacutegua e iacutendice de vazios por imersatildeo e fervura estatildeo

de acordo com o observado nos resultados de calorimetria isoteacutermica e resistecircncias agrave compressatildeo

pois o uso do aditivo promove o preenchimento dos poros de elementos cimentiacutecios

64 Conclusotildees do capiacutetulo

Neste capiacutetulo foram analisadas amostras de concreto produzidas em laboratoacuterio para os

ensaios de resistecircncia agrave compressatildeo e absorccedilatildeo de aacutegua apoacutes imersatildeo e fervura e iacutendice de vazios As

amostras de concreto analisadas foram as contendo 3 e 5 de aditivo de oacutexido de caacutelcio

supercalcinado comparadas em relaccedilatildeo agrave amostra sem aditivo

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 43

Concretos produzidos com 3 de aditivo apresentaram ganho de resistecircncia agrave compressatildeo de

92 255 e 88 nas idades de 1 3 e 28 dias respectivamente A amostra com 5 de aditivo

apresentou aumento de valores de resistecircncia agrave compressatildeo de 177 315 e 157 nas idades de 1 3

e 28 dias respectivamente em relaccedilatildeo agrave amostra sem aditivo

A anaacutelise ldquoAnovardquo foi aplicada entre as amostras e comprovou a significacircncia dos resultados

para as trecircs idades de ensaio analisadas

Os resultados obtidos a partir do ensaio de absorccedilatildeo de aacutegua e iacutendice de vazios por imersatildeo e

fervura apresentam valores menores para as amostras com o aditivo em relaccedilatildeo agrave amostra sem

aditivo Entretanto os resultados obtidos natildeo possuem diferenccedila significativa entre as amostras

analisadas o que prejudica a anaacutelise da influecircncia do aditivo nas propriedades fiacutesicas do concreto

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 44

7 Produccedilatildeo de tubos de concreto

Neste capiacutetulo eacute apresentado o processo de produccedilatildeo de tubos de concreto com o objetivo de

analisar a influecircncia do aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado nas propriedades fiacutesicas e

mecacircnicas desses elementos Os resultados do estudo compreendem tubos utilizados em redes de

aacutegua pluviais e esgoto sanitaacuterio Para tal satildeo analisados e discutidos os ensaios de compressatildeo

diametral e absorccedilatildeo de aacutegua por imersatildeo e fervura

71 Composiccedilatildeo de tubos de concreto

Os materiais aplicados nessa parte da campanha experimental estatildeo descritos na Tabela 2 e

no item 31 A dosagem utilizada para a produccedilatildeo de tubos de concreto foi fornecida pela empresa

Fermix Tubos para fabricar tubos tipo PA-2 com reforccedilo de armadura metaacutelica conforme descrito na

Tabela 11 e no item 61 Optou-se pela produccedilatildeo dessa categoria de tubos pois satildeo amplamente

utilizados no Brasil

Para a produccedilatildeo de tubos de concreto foram usadas as dosagens de amostras sem aditivo e

com 3 e 5 de aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado Assim foram produzidas trecircs

misturas diferentes conforme a amostra com trecircs tubos de concreto para cada amostra

72 Descriccedilatildeo dos tubos

Os tubos de concreto produzidos nesse estudo tinham diacircmetro nominal de 1000 mm como

ilustra a Figura 18 O diacircmetro nominal de 1000 mm foi selecionado com o objetivo de facilitar o

processo de produccedilatildeo uma vez que a faacutebrica manteacutem o conjunto de peccedilas e de armaduras disponiacuteveis

para este diacircmetro devido sua ampla utilizaccedilatildeo O volume estimado de cada tubo de concreto eacute de

05292 m3

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 45

Figura 18 - Principais dimensotildees (em mm) de tubos de concreto PA2 produzidos

Estudos com tubos de concreto com diacircmetro nominal de 1000 mm satildeo encontrados na

bibliografia [3] Os tubos satildeo classificados como PA2 a partir da classe de resistecircncia destinados

para atender o transporte de aacuteguas pluviais conforme a norma ABNT NBR 8890 [9] O reforccedilo

estrutural com armadura foi idecircntico para todos os tubos produzidos conforme o modelo padratildeo da

faacutebrica para tubos PA2 A composiccedilatildeo deste reforccedilo foi determinada conforme a ABNT NBR 8890

[9]

Aleacutem disso para manter o padratildeo de produccedilatildeo os tubos foram moldados a partir do

procedimento de produccedilatildeo da faacutebrica Dessa forma os materiais foram provenientes da mesma fonte

os tubos foram moldados no mesmo dia de forma subsequente e a partir dos mesmos equipamentos

e matildeo de obra Os materiais e dosagens empregados satildeo conforme o descrito no item 61

73 Processo de produccedilatildeo de tubos de concreto

Em primeiro lugar o accedilo foi cortado e a armadura foi previamente montada na Fermix Tubos

por uma equipe especializada Posteriormente a armadura foi fixada no interior do molde do tubo de

concreto com o auxiacutelio de um anel como mostra a Figura 19a Em seguida o conjunto (molde e

armadura) foi transportado para o interior da maacutequina de vibro-compressatildeo com o auxiacutelio do sistema

de pontes rolantes como apresenta a Figura 19b

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 46

(a) (b)

Figura 19 - Montagem do conjunto molde e armadura para fabricaccedilatildeo de tubos de concreto (a) fixaccedilatildeo da armadura no

molde (b) transporte do conjunto para a maacutequina de vibro-compressatildeo

Apoacutes o posicionamento correto do molde foi iniciada a produccedilatildeo de concreto Para tal foi

utilizada a maacutequina disponiacutevel na faacutebrica do modelo VRF e marca Menegotti A primeira etapa do

processo automaacutetico de produccedilatildeo do concreto consiste no lanccedilamento do cimento no misturador

como mostra a Figura 20

Figura 20 - Lanccedilamento do cimento no misturador para a produccedilatildeo do concreto para tubos

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 47

A segunda etapa do processo consiste no lanccedilamento de agregados no misturador a partir da

esteira como apresenta a Figura 21a O processo de mistura dos materiais foi de 150 s para a

produccedilatildeo de 1 m3 de concreto Previamente o aditivo compensador de retraccedilatildeo foi pesado

manualmente a partir de balanccedila eletrocircnica portaacutetil e foi colocado no misturador por um operador

no iniacutecio da mistura como mostra a Figura 21b

(a) (b)

Figura 21 - Processo de produccedilatildeo do concreto para tubos (a) transporte de agregados na esteira (b) lanccedilamento direto

do aditivo no misturador

Em seguida o concreto foi lanccedilado diretamente no equipamento de vibro-compressatildeo a partir

de esteiras automaacuteticas como apresenta a Figura 22a Por fim o procedimento de compactaccedilatildeo da

ponta do tubo de concreto apoacutes o preenchimento total do molde foi realizado a partir de anel

giratoacuterio Apoacutes a compactaccedilatildeo do concreto o conjunto (tubo de concreto no interior do molde) foi

imediatamente transportado para o piso para a retirada do molde com o auxiacutelio do sistema de pontes

rolantes como mostram as Figura 22b e Figura 22c

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 48

(a) (b) (c)

Figura 22 - Processo de moldagem do tubo de concreto (a) lanccedilamento do concreto no molde metaacutelico (b) e (c)

retirada do molde do tubo

Observou-se que durante o processo de produccedilatildeo dos tubos com 3 de aditivo a consistecircncia

do concreto desses tubos foi similar em relaccedilatildeo aos tubos sem aditivo Por outro lado observou-se

que o processo de produccedilatildeo dos tubos com 5 de aditivo apresentou um concreto mais consistente

durante a moldagem em relaccedilatildeo ao tubo de referecircncia

Dessa forma foi possiacutevel a moldagem de todos os tubos sem a adiccedilatildeo de aacutegua em relaccedilatildeo agrave

dosagem prevista O uso da mesma dosagem para todos os tubos permite comparar de forma efetiva

o efeito do aditivo nas amostras em questatildeo

Apoacutes a retirada dos moldes os tubos receberam acabamento final realizado por um operador

com o uso de desempenadeira e broxa plaacutesticas como mostra a Figura 23a Assim o tubo de concreto

foi coberto com lona plaacutestica por dois dias para evitar a perda de aacutegua como mostra a Figura 23b

Os tubos foram mantidos em local coberto e expostos ao ar ateacute a realizaccedilatildeo dos ensaios

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 49

(a) (b)

Figura 23 - Produccedilatildeo de tubos de concreto (a) acabamento final com auxiacutelio de desempenadeira e (b) cobertura do tubo

com lona plaacutestica apoacutes o acabamento

74 Meacutetodos

741 Compressatildeo diametral

A anaacutelise de compressatildeo diametral permite determinar a influecircncia do aditivo nas

propriedades mecacircnicas dos tubos de concreto de acordo com a ABNT NBR 8890 [9] O ensaio de

compressatildeo diametral foi realizado na Fermix Tubos a partir do meacutetodo de trecircs cutelos com a maacutequina

da marca Kratus e com ceacutelula de carga de 60 ton A velocidade de aplicaccedilatildeo de carga durante o ensaio

foi igual a 20 kNmin como recomenda a ABNT NBR 8890 [9]

Neste meacutetodo de ensaio o tubo de concreto foi apoiado em dois cutelos de madeira inferiores

separados em 20 cm e um cutelo de madeira superior centralizado acoplado ao equipamento

articulado O deslocamento vertical foi medido no ensaio conforme o deslocamento do pistatildeo como

mostra a Figura 24a e Figura 24b

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 50

(a) (b)

Figura 24 - Ensaio de compressatildeo diametral para tubo de concreto (a) tubo posicionado na maacutequina de ensaio com

painel de controle e (b) destaque para o apoio de trecircs cutelos

742 Absorccedilatildeo apoacutes imersatildeo e fervura e iacutendice de vazios

A influecircncia do aditivo nos tubos de concreto foi determinada conforme a ABNT NBR 9778

[61] Para tal foram extraiacutedos 3 testemunhos de cada conjunto de tubos de concreto em torno de 1

kg cada como determina a ABNT NBR 8890 [9] Os corpos de prova foram analisados em relaccedilatildeo agrave

absorccedilatildeo de aacutegua e iacutendice de vazios apoacutes saturaccedilatildeo e fervura conforme descrito no item 622

75 Resultados

751 Compressatildeo diametral

A Figura 25a apresenta os resultados de compressatildeo diametral individuais de trecircs tubos de

concreto para a amostra sem aditivo Observa-se que os trecircs tubos apresentaram comportamento

diferente ao longo de todo deslocamento principalmente os tubos ldquosem aditivo 2rdquo e ldquosem aditivo 3rdquo

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 51

(a)

(b)

(c)

Figura 25 - Resultados de compressatildeo diametral de trecircs tubos de concreto (a) amostra sem aditivo (b) amostra com 3

de aditivo e (c) amostra com 5 de aditivo

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 52

Aleacutem disso nota-se na Figura 25a que apoacutes a carga de pico os tubos apresentaram reduccedilatildeo

na capacidade de resistecircncia ateacute o deslocamento de 75 mm aproximadamente Esse fato ocorre

devido o posicionamento central da armadura metaacutelica em relaccedilatildeo agrave espessura do tubo sendo

necessaacuterio que ocorra um niacutevel de abertura inicial de fissura para solicitar a armadura [4]

A Figura 25b mostra os resultados de compressatildeo diametral individuais de trecircs tubos de

concreto para a amostra com 3 de aditivo Nota-se que apoacutes a carga de pico os tubos apresentaram

reduccedilatildeo na capacidade de resistecircncia ateacute o deslocamento de 100 mm aproximadamente Assim

observa-se que a amostra com 3 de aditivo apresentou carga de pico para um deslocamento maior

em relaccedilatildeo agrave amostra sem aditivo

A Figura 25c apresenta os resultados de compressatildeo diametral individuais de trecircs tubos de

concreto para a amostra com 5 de aditivo Observa-se que apoacutes a carga de pico os tubos

apresentaram reduccedilatildeo na capacidade de resistecircncia ateacute o deslocamento aproximadamente de 100

mm Assim nota-se que a amostra com 5 de aditivo apresentou carga de pico para um deslocamento

maior em relaccedilatildeo agrave amostra sem aditivo

A Figura 26 mostra as curvas tiacutepicas das amostras de tubo sem aditivo com 3 e 5 de

aditivo conforme o ensaio de compressatildeo diametral A curva tiacutepica selecionada para cada amostra

foi a respectiva curva que apresentou comportamento intermediaacuterio entre os trecircs tubos ensaiados por

amostra Nota-se que as amostras de tubos com 3 de aditivo e 5 de aditivo apresentaram valores

de carga maiores em relaccedilatildeo ao tubo de concreto sem aditivo

Figura 26 - Comparaccedilatildeo de resultados de compressatildeo diametral de trecircs tubos de concreto entre as amostras sem aditivo

com 3 de aditivo e 5 de aditivo

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 53

Na Figura 26 observa-se que na regiatildeo de deslocamento entre 50 e 100 mm a carga de pico

foi maior para as amostras com aditivo com 3 e 5 de aditivo Tal fato ocorre porque esta regiatildeo

do graacutefico refere-se ao comportamento do concreto poacutes-fissuraccedilatildeo que foi alterado entre as amostras

a partir do uso de aditivos baseados em oacutexido de caacutelcio supercalcinado [4]

A Tabela 13 apresenta os valores de cargas de fissura obtidos a partir do ensaio de compressatildeo

diametral para cada amostra Observa-se que os tubos de concretos com 3 e 5 de aditivo

apresentaram crescimento de valores maacuteximos de cargas de fissura respectivamente de 293 e 260

em relaccedilatildeo ao concreto sem aditivo Aleacutem disso os tubos de concreto com 3 e 5 de aditivo

apresentaram valores superiores de cargas de fissura em relaccedilatildeo ao valor miacutenimo de 60 kNm

estabelecido na ABNT NBR 8890 [9] para o tipo de tubo em questatildeo

Tabela 13 - Resultados de carga de fissura a partir do ensaio de compressatildeo diametral

Amostra de

tubo

Carga de fissura

(kNm)

Carga de fissura

maacutexima (kNm)

Valor meacutedio (kNm)

(Desvio Padratildeo)

Coeficiente de

variaccedilatildeo ()

Sem aditivo

513

593 551 (402) 729 547

593

3 aditivo

660

767 696 (615) 885 767

660

5 aditivo

681

747 702 (385) 548 747

680

A Tabela 14 mostra os valores de cargas de ruptura obtidos no ensaio de compressatildeo diametral

para cada amostra Nota-se que os concretos com 3 e 5 de aditivo apresentaram respectivamente

valores maacuteximos de cargas de ruptura maiores de 138 e 58 em relaccedilatildeo ao concreto sem aditivo

Ainda as trecircs amostras apresentaram apenas um resultado de cada tubo ensaiado que apresentou

carga de ruptura maior que o limite de 90 kNm estabelecido na ABNT NBR 8890 [9]

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 54

Tabela 14 - Resultados de carga de ruptura a partir do ensaio de compressatildeo diametral

Amostra de

tubo

Carga de ruptura

(kNm)

Carga de ruptura

maacutexima (kNm)

Valor meacutedio (kNm)

(Desvio Padratildeo)

Coeficiente de

variaccedilatildeo ()

Sem aditivo

807

920 858 (575) 671 847

920

3 aditivo

887

1047 916 (1193) 1303 1047

813

5 aditivo

873

973 891 (749) 841 973

827

Conforme a bibliografia [34] nota-se que o ensaio de compressatildeo diametral pode apresentar

coeficientes de variaccedilatildeo consideraacuteveis entre os corpos de prova da mesma amostra como observado

em estudos de tubos de concreto reforccedilados com armaduras e fibras metaacutelicas

Em siacutentese tubos de concreto com o aditivo apresentaram maiores resistecircncias agraves cargas de

fissura e de ruptura no ensaio de compressatildeo diametral em relaccedilatildeo aos tubos sem aditivo Tal fato eacute

observado principalmente nos resultados de carga de fissura e na respectiva regiatildeo do graacutefico pois

esses valores estatildeo relacionados ao desempenho do concreto sem influecircncia da armadura

Assim como observado nos concretos produzidos em laboratoacuterio o aditivo baseado em oacutexido

de caacutelcio supercalcinado gerou aumento de resistecircncia nos tubos de concreto Tal fato contribui para

preencher os poros da matriz cimentiacutecia e promove o aumento da velocidade de formaccedilatildeo e

precipitaccedilatildeo de C-S-H na matriz Com isso eacute possiacutevel concluir que o emprego do aditivo promove

aumento de resistecircncia do concreto

752 Absorccedilatildeo apoacutes imersatildeo e fervura e iacutendice de vazios

Os resultados obtidos a partir dos ensaios de absorccedilatildeo de aacutegua e iacutendice de vazios por imersatildeo

e fervura para corpos de provas preparados a partir de testemunhos extraiacutedos de tubos de concreto

estatildeo apresentados na Figura 27 Concretos produzidos com 3 de aditivo apresentaram valores

menores de absorccedilatildeo de aacutegua e iacutendice de vazios de 068 e 076 respectivamente em relaccedilatildeo agrave

amostra sem aditivo O emprego de 5 do aditivo em tubos resultou na diminuiccedilatildeo da absorccedilatildeo de

aacutegua e iacutendice de vazios de 818 e 718 respectivamente

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 55

Figura 27 - Resultados meacutedios de absorccedilatildeo de aacutegua e iacutendice de vazios por imersatildeo e fervura de amostras de tubos de

concreto sem aditivo com 3 de aditivo e 5 de aditivo

Nota-se que as amostras extraiacutedas dos tubos com aditivo apresentaram menor absorccedilatildeo de

aacutegua e iacutendice de vazios em relaccedilatildeo a amostra sem aditivo Tambeacutem a diminuiccedilatildeo da absorccedilatildeo de

aacutegua e iacutendice de vazios gerada pelo uso do aditivo foi observada nos concretos produzidos em

laboratoacuterio uma vez que a aplicaccedilatildeo do aditivo promove o preenchimento dos poros de matrizes

cimentiacutecios Assim os resultados do ensaio estatildeo conforme o observado nos resultados de

calorimetria isoteacutermica e os ensaios realizados nos concretos produzidos em laboratoacuterio

Todavia estes resultados natildeo apresentaram diferenccedila expressiva o que dificulta a anaacutelise da

influecircncia do aditivo nesta propriedade Todas as amostras estatildeo conforme o limite de absorccedilatildeo de

8 determinado pela ABNT NBR 8890 [9]

76 Conclusotildees do capiacutetulo

Neste capiacutetulo foram avaliados os tubos de concreto produzidos com a amostra sem aditivo

e as amostras com 3 e 5 de aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado O estudo analisou

trecircs resultados do ensaio de compressatildeo diametral por amostra A partir dessas amostras foram

extraiacutedos corpos de prova para realizar o ensaio de absorccedilatildeo apoacutes imersatildeo e fervura e iacutendice de vazios

Os resultados obtidos no ensaio de compressatildeo diametral apresentaram comportamento similar ao

longo de todo deslocamento para cada amostra

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 56

A partir dos resultados graacuteficos do ensaio de compressatildeo diametral observa-se que apoacutes a

carga de pico as amostras sem aditivo apresentaram reduccedilatildeo na capacidade de resistecircncia ateacute o

deslocamento aproximadamente de 75 mm Por outro lado as amostras com 3 e 5 de aditivo

apresentaram reduccedilatildeo na capacidade de resistecircncia ateacute o deslocamento aproximadamente de 100

mm Assim nota-se que as amostras com aditivo apresentaram carga de pico para um deslocamento

maior em relaccedilatildeo agrave amostra sem aditivo

Aleacutem disso nos resultados graacuteficos do ensaio nota-se na regiatildeo de deslocamento entre 50 e

100 mm que a carga de pico foi significativamente maior para as amostras com aditivo com 3 e 5

de aditivo em relaccedilatildeo agrave amostra referecircncia Esta regiatildeo do graacutefico refere-se ao comportamento de

poacutes-fissuraccedilatildeo do concreto o que mostra a influecircncia do aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio

supercalcinado no comportamento de tubos de concreto [4]

A partir dos valores obtidos no ensaio de compressatildeo diametral nota-se que as amostras com

3 e 5 de aditivo apresentaram valores maacuteximos de cargas de fissura maiores respectivamente em

relaccedilatildeo ao concreto sem aditivo de 293 e 260 Ademais as amostras com o aditivo possuem

valores superiores de cargas de fissura conforme determina a ABNT NBR 8890 [9] para tubos PA2

Em relaccedilatildeo aos resultados obtidos a partir dos ensaios de absorccedilatildeo de aacutegua e iacutendice de vazios por

imersatildeo e fervura nota-se que as amostras com aditivo apresentaram valores menores em relaccedilatildeo agrave

amostra sem aditivo Contudo os resultados obtidos no ensaio natildeo apresentaram diferenccedila relevante

entre as amostras o que impede a anaacutelise da influecircncia do aditivo nas propriedades fiacutesicas de tubos

de concreto

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 57

8 Procedimento de fabricaccedilatildeo cura e utilizaccedilatildeo de tubos de concreto com

oacutexido de caacutelcio supercalcinado

Para a produccedilatildeo de tubos de concreto eacute fundamental selecionar materiais adequados

conforme ensaios de laboratoacuterio para a caracterizaccedilatildeo dos materiais e normas teacutecnicas pertinentes

Dessa forma com o desenvolvimento da tecnologia dos materiais aleacutem da aplicaccedilatildeo de materiais

convencionais para a produccedilatildeo de concreto satildeo aplicados adiccedilotildees e aditivos

A norma ABNT NBR 11768-1 [17] determina a anaacutelise de requisitos gerais para aditivos

usuais no Brasil Desse modo a norma relaciona a propriedade do aditivo com os respectivos meacutetodos

de ensaio e requisitos Em relaccedilatildeo ao aditivo composto por oacutexido de caacutelcio supercalcinado eacute

pertinente analisar as propriedades de homogeneidade do material e a uniformidade de sua cor Ainda

os requisitos especiacuteficos para aditivos compensadores de retraccedilatildeo satildeo determinados na ABNT NBR

11768-1 [17] conforme a caracterizaccedilatildeo de aditivos com aspecto de poacute

Eacute fundamental compor a amostragem de aditivos em poacute Para aditivos comercializados em

recipientes como tambores e contecircineres eacute necessaacuterio destacar nestes as respectivas identificaccedilotildees e

informaccedilotildees do aditivo Por outro lado para aditivos comercializados a granel eacute fundamental a

transmissatildeo das identificaccedilotildees e informaccedilotildees no momento do despacho

Aleacutem disso a norma ABNT NBR 8890 [9] determina que aditivos para concreto de tubos

devem ser armazenados em locais apropriados Assim estes locais devem proteger os aditivos de

intempeacuteries umidade e calor e eacute necessaacuterio respeitar o prazo de validade desses materiais

Apoacutes a seleccedilatildeo dos materiais eacute necessaacuterio realizar a dosagem do concreto Para tal satildeo

determinadas as proporccedilotildees de materiais mais adequadas Neste estudo a dosagem de concreto

aplicada foi a usual da faacutebrica para produccedilatildeo de tubos PA2 Vale ressaltar que o aditivo eacute adicionado

ou seja natildeo eacute necessaacuteria a substituiccedilatildeo parcial sobre a massa de cimento ou agregado miuacutedo o que

facilita a dosagem de concreto

Propotildeem-se que o estudo de dosagem contemple a umidade oacutetima do concreto com o aditivo

Desse modo a partir da umidade oacutetima eacute possiacutevel obter a quantidade de aacutegua adequada para a

consistecircncia ideal do concreto o que permite melhor desempenho do tubo No estudo realizado a

quantidade de aacutegua foi a mesma para todas as amostras com o objetivo de comparar as amostras a

partir da uacutenica variaacutevel de uso do aditivo

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 58

Para a produccedilatildeo de tubos de concreto armado eacute necessaacuteria a montagem preacutevia do reforccedilo de

accedilo o que usualmente eacute produzido na proacutepria faacutebrica de tubos como mostra a Figura 28a Apoacutes a

produccedilatildeo do reforccedilo de accedilo eacute necessaacuterio posicionaacute-lo no interior do molde o que possibilita o

transporte do conjunto para o interior da maacutequina de vibraccedilatildeo conforme a Figura 28b Deve-se

posicionar a armadura para que o seu cobrimento miacutenimo no tubo seja respeitado

(a) (b)

Figura 28 - Etapas preacutevias para a produccedilatildeo de tubos de concreto (a) montagem do reforccedilo de accedilo (b) fixaccedilatildeo do

reforccedilo de accedilo no molde

No estudo em questatildeo foi realizada a produccedilatildeo de tubos de concreto PA2 com o aditivo

baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado Para tal o processo de produccedilatildeo do concreto foi realizado

a partir da mistura automaacutetica dos materiais no misturador conforme o padratildeo da faacutebrica Durante a

mistura do concreto o aditivo anteriormente pesado de forma manual foi colocado no misturador por

um operador como mostra a Figura 29

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 59

Figura 29 - Lanccedilamento manual do aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado no misturador para a produccedilatildeo de tubos de

concreto

Contudo para uma operaccedilatildeo em larga escala este meacutetodo de produccedilatildeo pode causar erros e

atrasar o processo de produccedilatildeo principalmente devido ao trabalho manual Dessa forma propotildee-se

que o aditivo seja armazenado e dosado de acordo com o procedimento usual do cimento aplicado na

fabricaccedilatildeo de tubos de concreto uma vez que ambos os materiais possuem aspecto de poacute

Eacute proposto na literatura que o cimento utilizado na produccedilatildeo de tubos de concreto deve ser

armazenado em silos metaacutelicos a granel o que facilita a dosagem por massa Ainda recomenda-se

realizar a dosagem gravitacional bem como posicionar o dosador gravitacional sobre o misturador

a fim de garantir a descarga integral dos materiais conforme a Figura 30 [29]

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 60

Figura 30 - Silo de cimento gravitacional posicionado sobre o misturador para a fabricaccedilatildeo de tubos de concreto

No caso da impossibilidade de utilizar o misturador por gravidade eacute recomendado aplicar

transportadores helicoidais Sobretudo para plantas nas quais o silo de cimento estaacute posicionado em

niacutevel diferente do misturador [29]

Em seguida a mistura do concreto este eacute lanccedilado diretamente no molde previamente acoplado

na maacutequina de vibraccedilatildeo O modo de lanccedilamento depende do layout especiacutefico da faacutebrica como eacute

funccedilatildeo do nuacutemero de moldes que recebem o concreto e tipo de misturador Este transporte entre a

unidade dosadora e o local do sistema produtivo pode ser realizado por vagonetas skip ou esteiras

transportadoras A partir da fabricaccedilatildeo de tubos de concreto com aditivo observou-se que o transporte

deste concreto ateacute o molde deve ser realizado conforme o procedimento usual da faacutebrica a partir do

uso de esteiras rolantes como mostra a Figura 31

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 61

Figura 31 - Transporte do concreto do misturador para o molde na maacutequina de vibro-compressatildeo a partir do uso de

esteiras rolantes

Posteriormente a moldagem do tubo estes devem ser retirados da maacutequina e posicionados na

aacuterea destinada para a cura na posiccedilatildeo vertical como determina a ABNT NBR 8890 [9] Apoacutes a cura

os tubos devem ser transportados para a aacuterea de estocagem Este processo natildeo difere para os tubos

produzidos com o aditivo

A cura por proteccedilatildeo superficial eacute a cura inicial usualmente aplicada para tubos de concreto

A partir da produccedilatildeo de tubos de concreto com o aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado

produzidos neste estudo observou-se que o procedimento convencional de cura pode ser aplicado

para tubos com aditivo conforme a Figura 32 Assim o procedimento convencional de acabamento

das superfiacutecies internas e externas pode ser aplicado para os tubos produzidos com aditivo

Figura 32 - Processo de cura de tubos de concreto com cobertura de lona plaacutestica apoacutes o acabamento

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 62

81 Conclusotildees do capiacutetulo

Neste capiacutetulo foi analisado o procedimento de fabricaccedilatildeo cura e utilizaccedilatildeo de tubos de

concreto com oacutexido de caacutelcio supercalcinado a partir de estudos e normas teacutecnicas pertinentes assim

como as observaccedilotildees realizadas durante a produccedilatildeo de tubos de concreto com o aditivo na faacutebrica

As normas ABNT NBR 11768-1 [17] e ABNT NBR 8890 [9] especificam diretrizes para a

anaacutelise amostragem e armazenamento de aditivos com aspecto de poacute Esses requisitos devem ser

aplicados para o uso do aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado para a produccedilatildeo de tubos de

concreto

A dosagem de concreto utilizada no estudo foi a usual da faacutebrica para produccedilatildeo de tubos PA2

para o concreto sem o aditivo Para amostras com 3 e 5 de aditivo de oacutexido de caacutelcio

supercalcinado a dosagem de concreto natildeo sofreu alteraccedilotildees da quantidade de aacutegua ou substituiccedilatildeo

parcial de outros materiais

Do mesmo modo o reforccedilo de accedilo foi o habitual da faacutebrica para produccedilatildeo de tubos PA2 para

as amostras sem aditivo e com o aditivo Com o conjunto do reforccedilo de accedilo posicionado no molde no

interior da maacutequina de vibraccedilatildeo foi possiacutevel iniciar a mistura do concreto A produccedilatildeo das amostras

com o aditivo difere em relaccedilatildeo a inclusatildeo do aditivo de maneira manual Para tal o aditivo foi pesado

em balanccedila e colocado no misturador por um operador

Incluir uma etapa manual no processo de produccedilatildeo de tubos pode ser inviaacutevel para uma

operaccedilatildeo em larga escala Assim propotildee-se que o aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado seja

armazenado e dosado conforme o procedimento atual da faacutebrica aplicado para o cimento Os demais

processos de produccedilatildeo dos tubos cura e armazenamentos natildeo apresentaram diferenccedilas para os tubos

com o aditivo

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 63

9 Conclusotildees

A massa especiacutefica do aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado estaacute de acordo com estudos

anteriores [6] e conforme os paracircmetros da ABNT NBR 11768-1 [17] O aditivo apresentou

composiccedilatildeo mineraloacutegica conforme as diretrizes da ABNT NBR 11768-1 [17]

A inclusatildeo do aditivo em pasta cimentiacutecia acelera a cineacutetica de reaccedilotildees de hidrataccedilatildeo do

cimento uma vez que o aditivo eacute capaz de gerar aumento da concentraccedilatildeo do iacuteon Ca2+ que acelera o

periacuteodo de induccedilatildeo

O aditivo natildeo alterou de forma expressiva a composiccedilatildeo mineraloacutegica de pastas cimentiacutecias

Contudo observou-se maior presenccedila de hidroacutexido de caacutelcio e C-S-H nas amostras com o aditivo A

amostra com 5 de aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado foi caracterizada conforme a

determinaccedilatildeo da ABNT NBR 11768-1 [17] para aditivos compensadores de retraccedilatildeo tipo G

Concretos produzidos em laboratoacuterio com o aditivo apresentaram aumento de resistecircncia agrave

compressatildeo conforme o observou-se o aumento da velocidade de formaccedilatildeo e precipitaccedilatildeo de C-S-H

na matriz Todavia a anaacutelise das propriedades fiacutesicas de concretos natildeo apresentaram diferenccedilas

expressivas

O uso do aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado influenciou as propriedades

mecacircnicas de tubos de concreto principalmente em relaccedilatildeo agrave poacutes-fissuraccedilatildeo As amostras de tubo

com o aditivo apresentaram incremento de resistecircncia sobretudo em relaccedilatildeo agrave carga de fissura A

anaacutelise fiacutesica de tubos apresentou resultados similares

As observaccedilotildees durante o processo de fabricaccedilatildeo de tubos de concreto com o aditivo de oacutexido

de caacutelcio supercalcinado mostraram que o uso do aditivo alterou a etapa de mistura do concreto Deste

modo com base na literatura propotildee-se a adequaccedilatildeo da faacutebrica para armazenar e dosar o aditivo em

poacute conforme a praacutetica usual da induacutestria para o cimento Esta adequaccedilatildeo eacute capaz de tornar o processo

eficiente em larga escala e com poucas alteraccedilotildees na planta e no processo da faacutebrica

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 64

91 Aplicabilidade da pesquisa e sugestotildees para pesquisas futuras

Os resultados obtidos nesse projeto de pesquisa natildeo podem ser extrapolados para toda e

qualquer aplicaccedilatildeo de aditivos baseados em oacutexido de caacutelcio supercalcinado e nem para qualquer

dosagem e reforccedilo de tubo de concreto Desse modo estudos direcionados devem ser realizados para

garantir a aplicaccedilatildeo dos resultados em situaccedilotildees especiacuteficas

Para a realizaccedilatildeo de estudos futuros que relacionam a aplicaccedilatildeo do aditivo baseado em oacutexido

de caacutelcio supercalcinado com concretos de consistecircncia seca os seguintes temas satildeo sugeridos

bull Comparaccedilatildeo desses resultados com os obtidos por meio da produccedilatildeo de tubos de concreto de

pequeno diacircmetro sem o reforccedilo de armadura

bull Produccedilatildeo de elementos de concreto com consistecircncia seca a fim de avaliar o efeito do aditivo

baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado na variaccedilatildeo dimensional como o procedimento da

norma ASTM C 1581 [62]

bull Comparaccedilatildeo da durabilidade de tubos de concreto produzidos com e sem o aditivo baseado em

oacutexido de caacutelcio supercalcinado

Comparaccedilatildeo desses resultados com os obtidos por meio da produccedilatildeo de tubos de concreto

com estudo em laboratoacuterio do teor oacutetimo de aacutegua para os concretos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 65

10 Publicaccedilotildees

O projeto em questatildeo resultou em uma publicaccedilatildeo de artigo em congresso nacional e um

depoacutesito de pedido de patente respectivamente conforme as referecircncias

OLIVEIRA C U POLIZEL M M SILVA C O QUARCIONI V A SALVADOR R

P Aplicaccedilatildeo de aditivos compensadores de retraccedilatildeo em concretos de consistecircncia seca 62deg

Congresso Brasileiro do Concreto Evento virtual IBRACON 2020

OLIVEIRA C U SILVA C O V A SALVADOR R P VANETTI R GIMENEZ A

B Produccedilatildeo de tubos de concreto com a adiccedilatildeo de aditivo compensador de retraccedilatildeo composto por

oacutexido de caacutelcio supercalcinado BR n 20 2020 019004 6 Depositantes SALVADOR R P

CHIMICA EDILE DO BRASIL LTDA e FERMIX INDUacuteSTRIA E COMEacuteRCIO LTDA Depoacutesito

23 set 2020

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 66

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caacutelcio supercalcinado 70

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido

de caacutelcio supercalcinado

LISTA DE TABELAS

Tabela 1 - Niacuteveis de atendimento com aacutegua e esgotos dos municiacutepios com prestadores de serviccedilos

participantes do SNIS em 2018 conforme a macrorregiatildeo geograacutefica e Brasil 13

Tabela 2 - Materiais selecionados para a realizaccedilatildeo da campanha experimental 19

Tabela 3 - Modelos estruturais utilizados para o refinamento de Rietveld para o ensaio de DRX 20

Tabela 4 - Diacircmetros das partiacuteculas de cimento e aditivo obtidos por granulometria a laser 22

Tabela 5 - Composiccedilatildeo mineraloacutegica do cimento CP V ARI RS por DRX 23

Tabela 6 - Composiccedilatildeo mineraloacutegica do aditivo por DRX 23

Tabela 7 - Anaacutelise de agregados 24

Tabela 8 - Anaacutelise das curvas de fluxo calor obtidas para amostras de pastas cimentiacutecias e a pasta

com 100 aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado 28

Tabela 9 - Composiccedilatildeo mineraloacutegica de pastas de cimento obtidas por DRX para amostras de pastas

cimentiacutecias sem aditivo e pasta com 3 e 5 de aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado 29

Tabela 10 - Dosagem de materiais para produccedilatildeo de 1 m3 de argamassa 34

Tabela 11 - Dosagem de materiais para produccedilatildeo de 1 m3 de concreto para fabricaccedilatildeo de tubos 38

Tabela 12 - Resultados meacutedios de resistecircncia agrave compressatildeo nas diferentes idades 41

Tabela 13 - Resultados de carga de fissura a partir do ensaio de compressatildeo diametral 53

Tabela 14 - Resultados de carga de ruptura a partir do ensaio de compressatildeo diametral 54

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido

de caacutelcio supercalcinado

SUMAacuteRIO

1 Introduccedilatildeo 1

11 Justificativa 2

12 Objetivos 3

13 Programa experimental 4

14 Estrutura do trabalho 4

2 Revisatildeo bibliograacutefica 6

21 Concreto 6

211 Hidrataccedilatildeo do cimento 6

212 Variaccedilatildeo dimensional 8

213 Aditivos para concreto 9

22 Aditivos compensadores de retraccedilatildeo baseados em oacutexido de caacutelcio supercalcinado 9

221 Definiccedilatildeo 9

222 Composiccedilatildeo 10

223 Mecanismo de accedilatildeo e influecircncia na hidrataccedilatildeo do cimento 10

224 Influecircncia nas propriedades do concreto 11

23 Tubos de concreto 12

231 Definiccedilatildeo 12

232 Processo de produccedilatildeo 14

233 Caracterizaccedilatildeo e normatizaccedilatildeo 16

234 Limitaccedilotildees tecnoloacutegicas 18

3 Caracterizaccedilatildeo de materiais 19

31 Materiais 19

32 Meacutetodos de caracterizaccedilatildeo 19

321 Cimento e aditivo 19

322 Agregados 21

33 Resultados e discussatildeo 21

331 Cimento e aditivo 21

332 Agregados 23

34 Conclusotildees do capiacutetulo 24

4 Anaacutelise da influecircncia do aditivo na cineacutetica e nos mecanismos de hidrataccedilatildeo 25

41 Materiais 25

42 Dosagem e preparaccedilatildeo de pastas de cimento 25

43 Meacutetodos 26

431 Calorimetria isoteacutermica 26

432 DRX 26

433 MEV 27

________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido

de caacutelcio supercalcinado

44 Resultados e discussatildeo 27

441 Calorimetria isoteacutermica 27

442 DRX 29

443 MEV 30

45 Conclusotildees do capiacutetulo 33

5 Caracterizaccedilatildeo da estabilidade dimensional de argamassas 34

51 Composiccedilatildeo e preparo de argamassas 34

52 Meacutetodos 35

53 Resultados e discussatildeo 35

54 Conclusotildees do capiacutetulo 36

6 Produccedilatildeo de concreto em laboratoacuterio 38

61 Composiccedilatildeo e preparo de concretos 38

62 Meacutetodos de ensaio para avaliaccedilatildeo de concretos 40

621 Resistecircncia agrave compressatildeo 40

622 Absorccedilatildeo apoacutes imersatildeo e fervura e iacutendice de vazios 40

63 Resultados e discussatildeo 40

631 Resistecircncia agrave compressatildeo 40

632 Absorccedilatildeo apoacutes imersatildeo e fervura e iacutendice de vazios 42

64 Conclusotildees do capiacutetulo 42

7 Produccedilatildeo de tubos de concreto 44

71 Composiccedilatildeo de tubos de concreto 44

72 Descriccedilatildeo dos tubos 44

73 Processo de produccedilatildeo de tubos de concreto 45

74 Meacutetodos 49

741 Compressatildeo diametral 49

742 Absorccedilatildeo apoacutes imersatildeo e fervura e iacutendice de vazios 50

75 Resultados 50

751 Compressatildeo diametral 50

752 Absorccedilatildeo apoacutes imersatildeo e fervura e iacutendice de vazios 54

76 Conclusotildees do capiacutetulo 55

8 Procedimento de fabricaccedilatildeo cura e utilizaccedilatildeo de tubos de concreto com oacutexido de caacutelcio

supercalcinado 57

81 Conclusotildees do capiacutetulo 62

9 Conclusotildees 63

91 Aplicabilidade da pesquisa e sugestotildees para pesquisas futuras 64

10 Publicaccedilotildees 65

11 Referecircncias 66

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 1

1 Introduccedilatildeo

Elementos produzidos com concreto de consistecircncia seca satildeo amplamente utilizados no Brasil

como tubos de concreto Estes tubos tecircm vantagens competitivas para o uso em redes de aacuteguas

pluviais e de esgoto sanitaacuterio e podem ser produzidos com diacircmetros que variam entre 200 e 2000

mm e com espessuras miacutenimas de parede entre 45 e 180 mm [1] Tais caracteriacutesticas satildeo fundamentais

para que os tubos atendam as cargas miacutenimas isentas de dano em ensaios de compressatildeo e garantam

a estanqueidade do sistema

Eacute fato que o paiacutes necessita de imediato realizar a ampliaccedilatildeo dos sistemas de saneamento

baacutesico O relatoacuterio do Ministeacuterio das Cidades [2] indica baixos iacutendices de atendimento de saneamento

baacutesico no paiacutes Agrave vista do exposto eacute necessaacuterio investir no desenvolvimento tecnoloacutegico do sistema

de saneamento baacutesico do Brasil Para isso diversos estudos foram publicados com o intuito de

melhorar o desempenho de tubos de concreto a partir da reduccedilatildeo de limitaccedilotildees tecnoloacutegicas [34]

O uso de aditivos contribui para melhorar as propriedades do concreto no estado fresco e no

estado endurecido e estaacute difundido mundialmente [5] Assim eacute usual a aplicaccedilatildeo de aditivos em

concretos para atribuir vantagens teacutecnicas e econocircmicas Em relaccedilatildeo aos concretos de consistecircncia

plaacutestica aditivos satildeo utilizados para diversas finalidades como melhorar a trabalhabilidade do

concreto reduzir o consumo de cimento e aumentar a resistecircncia mecacircnica

Aditivos compensadores de retraccedilatildeo baseados em oacutexido de caacutelcio satildeo amplamente aplicados

na fabricaccedilatildeo de pisos industriais agrave niacutevel nacional e internacional [6] O uso desses aditivos atribui

vantagens para os pisos de concreto em relaccedilatildeo agrave melhoria da esteacutetica menor irregularidade dos

pisos aumento da vida uacutetil maior resistecircncia mecacircnica produccedilatildeo de maiores aacutereas de pisos sem o

uso de juntas de dilataccedilatildeo assim como menor frequecircncia de reparos

Aditivos baseados em oacutexido de caacutelcio supercalcinado apresentam expansatildeo volumeacutetrica de

cerca de 100 quando se hidratam o que compensa a retraccedilatildeo por secagem e a retraccedilatildeo autoacutegena da

matriz cimentiacutecia diminuindo possiacuteveis riscos de fissuraccedilatildeo relativos a esses fenocircmenos [6] Aleacutem

disso as fases formadas pela sua hidrataccedilatildeo podem preencher os poros da matriz diminuindo sua

porosidade e promovendo ganhos de resistecircncia [7] Esses fatos evidenciam o potencial de uso desses

aditivos para matrizes cimentiacutecias de aplicaccedilotildees diversas

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 2

Dessa forma o uso do aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado pode ser uma

alternativa viaacutevel para o aumento do desempenho de concretos aplicados em tubos Por outro lado

como o aditivo aumenta o teor de finos do concreto a determinaccedilatildeo do teor de umidade oacutetimo para

produccedilatildeo de tubos pode aumentar seu desempenho quando o aditivo eacute empregado Com isso pode

ser possiacutevel viabilizar o emprego deste tipo de aditivo neste processo industrial

Neste contexto esta pesquisa tem o objetivo de avaliar o uso do aditivo de oacutexido de caacutelcio

supercalcinado de nome comercial DRY D1 para a produccedilatildeo de concretos de consistecircncia seca

utilizados em tubos de concreto Os resultados do estudo podem ser aplicados para tubos utilizados

em redes de aacutegua pluviais e esgoto sanitaacuterio O trabalho foi desenvolvido com uma parceria entre a

Universidade Satildeo Judas Tadeu a Associaccedilatildeo Brasileira de Cimento Portland e as empresas Chimica

Edile do Brasil e Fermix Tubos

11 Justificativa

Sistemas compostos por tubos de concreto satildeo amplamente utilizados no Brasil com

vantagens competitivas para a aplicaccedilatildeo em redes de aacuteguas pluviais e de esgoto sanitaacuterio Apesar da

relevacircncia destes sistemas o Brasil possui um deacuteficit de saneamento baacutesico sendo esse maior em

relaccedilatildeo aos outros setores de infraestrutura [8] Desse modo eacute necessaacuterio investir no desenvolvimento

tecnoloacutegico de tubos de concreto

Agrave vista do exposto julgou-se pertinente o interesse de pesquisar de modo ineacutedito a utilizaccedilatildeo

de um aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado em concretos para a produccedilatildeo de tubos

Uma vez que estes aditivos satildeo amplamente utilizados na induacutestria de pavimentos industriais de

concreto e apresentam bons resultados em relaccedilatildeo agraves propriedades fiacutesicas e mecacircnicas de matrizes

cimentiacutecias

O emprego deste aditivo devido agrave sua propriedade expansiva pode promover tensotildees de

origem quiacutemica na matriz o que pode melhorar as propriedades fiacutesicas e mecacircnicas de tubos de

concreto Deste modo o aditivo composto por oacutexido de caacutelcio supercalcinado pode contribuir para o

aumento da resistecircncia mecacircnica de tubos de concreto sobretudo dos elementos reforccedilados com

armadura produzindo elementos que atendam aos requisitos mecacircnicos exigidos pela norma ABNT

NBR 8890 [9]

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 3

Mediante o exposto os resultados obtidos a partir do estudo satildeo de extrema importacircncia uma

vez que podem fornecer dados necessaacuterios para especificar concretos com desempenho superior para

a produccedilatildeo de tubos no paiacutes

O objeto de estudo apresenta interesses acadecircmicos e praacuteticos Em relaccedilatildeo ao propoacutesito

acadecircmico o projeto busca contribuir com a literatura atual em relaccedilatildeo agrave interaccedilatildeo de aditivos

baseados em oacutexido de caacutelcio supercalcinado com matrizes cimentiacutecias Ainda o projeto pode

incentivar uma seacuterie de paracircmetros a partir de trabalhos futuros que relacionam estes aditivos com

concretos de consistecircncia seca sobretudo para tubos de concreto

Do ponto de vista praacutetico compreender a influecircncia dos aditivos baseados em oacutexido de caacutelcio

supercalcinado nas propriedades de tubos de concreto pode levar agrave maior estabilidade volumeacutetrica

estanqueidade e resistecircncia mecacircnica destes elementos Aleacutem disso o objeto de estudo pode fornecer

referecircncias relevantes para a induacutestria de aditivos e de elementos cimentiacutecios como faacutebricas de tubos

de concreto Mediante o exposto um desenvolvimento na tecnologia de materiais cimentiacutecios e

aditivos baseados em oacutexido de caacutelcio supercalcinado pode ser obtido

12 Objetivos

O objetivo geral do trabalho eacute avaliar o uso de aditivo compensador de retraccedilatildeo baseado em

oacutexido de caacutelcio supercalcinado na fabricaccedilatildeo de tubos de concretos Para cumprir o objetivo geral

foram definidos os 5 objetivos especiacuteficos descritos a seguir

I Avaliar a influecircncia do aditivo composto por oacutexido de caacutelcio na cineacutetica nos mecanismos de

hidrataccedilatildeo e na microestrutura de misturas cimentiacutecias

II Analisar como o aditivo influecircncia as propriedades fiacutesicas e mecacircnicas de concretos produzidos

em laboratoacuterio

III Analisar a estabilidade dimensional de argamassas produzidas com o aditivo

IV Caracterizar as propriedades fiacutesicas e mecacircnicas de tubos de concreto fabricados com aditivo

baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado

Elaborar um procedimento praacutetico para a utilizaccedilatildeo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado na

fabricaccedilatildeo de tubos de concreto

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 4

13 Programa experimental

As etapas do programa experimental conduzido estatildeo descritas conforme a Figura 1 A

primeira etapa do estudo focou na caracterizaccedilatildeo de materiais utilizados nesta pesquisa A segunda

etapa se concentrou na anaacutelise da influecircncia do aditivo composto por oacutexido de caacutelcio supercalcinado

na cineacutetica nos mecanismos de hidrataccedilatildeo e na microestrutura de misturas cimentiacutecias

Figura 1 - Esquema do programa experimental conduzido

A terceira etapa do estudo analisou a influecircncia do aditivo nas propriedades fiacutesicas e

mecacircnicas de concretos produzidos em laboratoacuterio A quarta etapa contemplou a anaacutelise da influecircncia

do aditivo nas propriedades fiacutesicas de argamassas produzidas em laboratoacuterio A quinta etapa consistiu

na anaacutelise da influecircncia do aditivo nas propriedades fiacutesicas e mecacircnicas de tubos de concreto

produzidos na induacutestria Por fim foi apresentado um procedimento para a fabricaccedilatildeo de tubos de

concreto contendo aditivos compostos por oacutexido de caacutelcio supercalcinado

14 Estrutura do trabalho

Esta dissertaccedilatildeo estaacute organizada em dez capiacutetulos com o propoacutesito de facilitar o entendimento

dos conceitos abordados Neste capiacutetulo foram apresentados de maneira sucinta o quadro atual da

aplicaccedilatildeo de aditivos baseados em oacutexido de caacutelcio supercalcinado e de tubos de concreto a

justificativa da pesquisa objetivos e estrutura do trabalho

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 5

No capiacutetulo 2 eacute apresentada a revisatildeo bibliograacutefica que abrange aditivos baseados em oacutexido

de caacutelcio supercalcinado e tubos de concreto Para tal satildeo expostos os aspectos relevantes dos temas

como o mecanismo de hidrataccedilatildeo do oacutexido de caacutelcio e o ensaio de compressatildeo diametral para tubos

No capiacutetulo 3 eacute apresentada a caracterizaccedilatildeo de materiais utilizados na pesquisa Este capiacutetulo

descreve os meacutetodos de ensaio e os respectivos resultados da anaacutelise de materiais

No capiacutetulo 4 eacute apresentada a influecircncia do aditivo composto por oacutexido de caacutelcio

supercalcinado na cineacutetica nos mecanismos de hidrataccedilatildeo e na microestrutura de misturas

cimentiacutecias Para tal satildeo apresentados os meacutetodos de ensaio e resultados baseado na comparaccedilatildeo

entre a pasta sem aditivo e pastas produzidas com aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado

No capiacutetulo 5 satildeo apresentadas as anaacutelises da influecircncia do aditivo nas propriedades fiacutesicas

de argamassas produzidas em laboratoacuterio Satildeo apresentados o meacutetodo de ensaio de variaccedilatildeo

dimensional e os respectivos resultados com foco na comparaccedilatildeo entre o desempenho da argamassa

sem aditivo e argamassas produzidas com aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado

No capiacutetulo 6 satildeo mostradas as anaacutelises da influecircncia do aditivo nas propriedades fiacutesicas e

mecacircnicas de concretos Para estes concretos produzidos em laboratoacuterio o foco foi a comparaccedilatildeo

entre o desempenho do concreto sem aditivo e concretos produzidos com aditivo baseado em oacutexido

de caacutelcio supercalcinado

No capiacutetulo 7 eacute exposta avaliaccedilatildeo da produccedilatildeo de tubos de concreto produzidos na faacutebrica da

empresa Fermix Tubos para avaliar a influecircncia do aditivo nas propriedades fiacutesicas e mecacircnicas

desses artefatos Nesse sentido satildeo comparados tubos de concreto sem aditivo e tubos de concreto

produzidos com aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado analisados a partir dos meacutetodos

de ensaios e resultados expostos

No capiacutetulo 8 eacute apresentado um procedimento de fabricaccedilatildeo cura e utilizaccedilatildeo de tubos de

concreto com oacutexido de caacutelcio supercalcinado Desse modo satildeo apresentados estudos e normas

teacutecnicas pertinentes ao tema bem como as observaccedilotildees constatadas durante a produccedilatildeo de tubos de

concreto com o aditivo na faacutebrica de tubos

No capiacutetulo 9 satildeo apresentadas de forma resumida as principais conclusotildees obtidas nos

capiacutetulos anteriores da dissertaccedilatildeo Aleacutem disso satildeo propostas recomendaccedilotildees para a realizaccedilatildeo de

estudos futuros pertinentes ao tema No capiacutetulo 10 satildeo apresentadas as produccedilotildees teacutecnicas e

cientiacuteficas decorrentes da pesquisa desenvolvida

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 6

2 Revisatildeo bibliograacutefica

Neste capiacutetulo eacute apresentada a revisatildeo bibliograacutefica dos temas abordados nesse projeto de

pesquisa Os temas gerais abordados satildeo concreto aditivos compensadores de retraccedilatildeo baseados em

oacutexido de caacutelcio supercalcinado e tubos de concreto

21 Concreto

O uso do concreto produzido com cimento Portland foi descoberto no fim do seacuteculo XIX e

difundido no seacuteculo XX tornando-se o material mais consumido na atualidade depois da aacutegua [10]

Desse modo eacute possiacutevel considerar o concreto uma das descobertas mais relevantes do

desenvolvimento da humanidade com impacto direto na qualidade de vida da sociedade [10]

Concretos podem ser produzidos basicamente a partir da mistura entre ligante aacutegua e agregados

[11]

Contudo a competividade do mercado da construccedilatildeo civil e o desenvolvimento da tecnologia

dos materiais gerou a produccedilatildeo de concretos com melhor desempenho [11] Dessa forma na

atualidade eacute comumente utilizado o concreto com aditivos fibras pigmentos agregados especiais e

adiccedilotildees minerais [10] Entre esses os aditivos recebem destaque pois atribuem benefiacutecios para as

propriedades do estado fresco e endurecido do concreto aleacutem de gerar vantagens econocircmicas [12]

211 Hidrataccedilatildeo do cimento

O cimento Portland eacute um ligante hidraacuteulico composto essencialmente pela mistura de

cliacutenquer Portland e de sulfato de caacutelcio que satildeo moiacutedos ateacute obter aspecto de poacute fino Nesta mistura

podem ser adicionados materiais complementares conforme determina a norma ABNT NBR 16697

[13] o que caracteriza os diferentes tipos de cimento Portland

O cimento possui propriedades adesivas e coesivas e promove a uniatildeo de fragmentos minerais

em uma unidade compactada Este material hidraacuteulico quando misturado com aacutegua se hidrata [12] O

processo de hidrataccedilatildeo do cimento eacute um fenocircmeno complexo que ocorre a partir de diversas reaccedilotildees

quiacutemicas [13] Tal processo eacute exoteacutermico no qual os silicatos e aluminatos em contato com aacutegua

formam produtos hidratados

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 7

Assim a hidrataccedilatildeo do cimento ocorre entre as principais fases do cliacutenquer (C3S C2S C3A e

C4AF) gipsita (CaSO42H2O) e aacutegua Essas fases do cimento a partir de uma suspensatildeo interagem

em meio aquoso e resultam em propriedades adesivas que se desenvolvem ateacute formar um soacutelido

riacutegido Os produtos hidratados apresentam baixa solubilidade em aacutegua e contribuem para o

desenvolvimento de resistecircncia mecacircnica da matriz [12]

Para o estudo do processo de hidrataccedilatildeo do cimento eacute usual analisar a taxa de liberaccedilatildeo de

calor em relaccedilatildeo ao tempo decorrido Conforme ilustra a Figura 2 na primeira regiatildeo ldquoArdquo observa-

se que o primeiro pico de calor superior em relaccedilatildeo aos demais corresponde a diversos processos

como neutralizaccedilatildeo de cargas superficias das partiacuteculas de cimento dissoluccedilatildeo dos silicatos e

aluminatos e formaccedilatildeo de algumas fases hidratadas como a etringita [14]

Figura 2 - Fases de hidrataccedilatildeo do cimento Portland como visto em um calorimeacutetrico isoteacutermico [14]

Posteriormente na regiatildeo ldquoBrdquo da Figura 2 observa-se o periacuteodo de induccedilatildeo com lentas

velocidades de dissoluccedilatildeo e precipitaccedilatildeo de fases Depois disso nota-se na regiatildeo ldquoCrdquo que a liberaccedilatildeo

de calor aumenta gradativamente no periacuteodo de aceleraccedilatildeo visto que ocorre a hidrataccedilatildeo da alita

resultando no gel C-S-H e na precipitaccedilatildeo da portlandita [12]

Nessa fase os produtos de hidrataccedilatildeo se interconectam promovendo o enrijecimento e o

endurecimento da matriz [12] Apoacutes o pico principal observa-se a formaccedilatildeo do monossulfoaluminato

a partir da reaccedilatildeo do C3A com a etringita Depois disso as velocidades de reaccedilatildeo do processo

diminuem como indicado na regiatildeo ldquoDrdquo e ldquoErdquo da Figura 2 [12]

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 8

212 Variaccedilatildeo dimensional

Concretos apresentam variaccedilatildeo de volume gerada por diversos fatores aleacutem de mudanccedilas

externas de temperatura como a movimentaccedilatildeo de aacutegua no seu interior [15] Entre as principais

causas da variaccedilatildeo dimensional as mais relevantes satildeo a retraccedilatildeo por secagem a retraccedilatildeo plaacutestica e

a retraccedilatildeo autoacutegena [12]

A retraccedilatildeo plaacutestica manifesta-se durante o estado plaacutestico do concreto mediante a perda de

aacutegua superficial da matriz cimentiacutecia Essa retraccedilatildeo depende de diversos fatores como a quantidade

de aacutegua perdida pela superfiacutecie rigidez da mistura exsudaccedilatildeo da matriz cimentiacutecia e a temperatura e

umidade relativa do ambiente [12]

A retraccedilatildeo por secagem ocorre a partir da perda de aacutegua da pasta de cimento uma vez que o

concreto estaacute em contato com o ambiente externo Neste processo a perda de aacutegua livre eacute

predominante que ocorre concomitantemente com a movimentaccedilatildeo da aacutegua adsorvida aacutegua capilar

e aacutegua quimicamente combinada da matriz cimentiacutecia Entre esses eventos a perda de aacutegua adsorvida

eacute responsaacutevel por parte significativa da retraccedilatildeo por secagem [15]

Aleacutem disso ocorrem variaccedilotildees de reduccedilatildeo de volume de matrizes cimentiacutecias apoacutes o iniacutecio

da hidrataccedilatildeo do cimento sem considerar variaccedilotildees externas de temperatura e umidade Essa retraccedilatildeo

ocorre a partir da transferecircncia de aacutegua do interior dos poros capilares para realizar a hidrataccedilatildeo do

cimento anidro uma vez que natildeo haacute um suprimento de aacutegua para aumentar a umidade desses poros

novamente [12]

Assim os capilares provocam altas tensotildees capazes de gerar a contraccedilatildeo do volume original

de matrizes cimentiacutecia Esse processo de reduccedilatildeo de volume eacute denominada retraccedilatildeo autoacutegena [16]

Esse fenocircmeno de retraccedilatildeo pode aumentar mediante fatores como altas temperaturas externas o uso

de cimentos finos consumo elevado de cimento e relaccedilotildees aacuteguacimento menores [12]

As tensotildees geradas no concreto pela retraccedilatildeo podem exceder a resistecircncia agrave traccedilatildeo desses

elementos o que pode resultar na formaccedilatildeo de fissuras Dessa forma a variaccedilatildeo dimensional pode

comprometer o desempenho e a durabilidade de estruturas de concreto [15]

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 9

213 Aditivos para concreto

No Brasil aditivos para concreto satildeo amplamente utilizados como aditivos dispersantes

aceleradores e retardadores de pega compensadores de retraccedilatildeo e incorporadores de ar A norma

ABNT NBR 11768-1 [17] define aditivo para concreto como um produto adicionado e misturado

nesta matriz usualmente em quantidade natildeo superior a 5 sobre a massa de cimento O objetivo do

uso de aditivos eacute alterar as propriedades de concretos no estado fresco e endurecido [17]

Dessa forma eacute essencial a definiccedilatildeo assertiva do tipo de aditivo e de sua dosagem a partir das

suas propriedades e compatibilidade com o cimento Aleacutem disso deve-se levar em consideraccedilatildeo

paracircmetros como a capacidade de retenccedilatildeo de aacutegua do aditivo desenvolvimento de resistecircncias

iniciais e finais capacidade de incorporaccedilatildeo de ar entre outras Devido ao uso frequente de cimento

Portland composto no paiacutes eacute fundamental compreender a sua interaccedilatildeo com aditivos especificamente

para cada aplicaccedilatildeo [17]

22 Aditivos compensadores de retraccedilatildeo baseados em oacutexido de caacutelcio supercalcinado

221 Definiccedilatildeo

Aditivos compensadores de retraccedilatildeo baseados em oacutexido de caacutelcio supercalcinado satildeo muito

utilizados na composiccedilatildeo de pavimentos industriais de concreto Esses materiais permitem melhor

desempenho do pavimento pois satildeo agentes que compensam a retraccedilatildeo do concreto [6]

Os aditivos baseados em oacutexido de caacutelcio supercalcinado podem ser empregados como

substituiccedilatildeo de cimentos expansivos Desta forma eacute possiacutevel melhorar propriedades do concreto no

estado endurecido sem alterar o tipo de cimento utilizado [6]

Atualmenteesses materiais satildeo classificados como aditivos compensadores de retraccedilatildeo tipo

G segundo a classificaccedilatildeo da norma ABNT NBR 11768-1 [17] No Brasil seu desempenho eacute

caracterizado de acordo com a anaacutelise da variaccedilatildeo dimensional de concretos conforme a norma

ABNT NBR 16834 [18]

Em relaccedilatildeo agraves normas internacionais que avaliam o desempenho desses aditivos a partir da

variaccedilatildeo dimensional linear recebe destaque a ASTM C 157 [19] Ainda a ASTM C 878 [20] eacute

utilizada para avaliar elementos cimentiacutecios com variaccedilatildeo dimensional linear restringida

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 10

222 Composiccedilatildeo

O aditivo eacute inorgacircnico composto por oacutexido de caacutelcio supercalcinado possui aspecto de poacute

com uma granulometria especiacutefica e controlada O composto eacute produzido a partir de um tratamento

teacutermico especiacutefico para o carbonato de caacutelcio [6] O estudo realizado por Shi et al (2002) caracteriza

a hidrataccedilatildeo do oacutexido de caacutelcio a partir do seu processo de manufatura [21]

Em vista disso observou-se que o aumento de temperatura de calcinaccedilatildeo reduz a velocidade

das reaccedilotildees de hidrataccedilatildeo do oacutexido de caacutelcio o que altera as propriedades microestruturais [21] O

aditivo apresenta expansatildeo volumeacutetrica de aproximadamente 100 quando se hidrata [7]

223 Mecanismo de accedilatildeo e influecircncia na hidrataccedilatildeo do cimento

As reaccedilotildees de hidrataccedilatildeo do oacutexido de caacutelcio (CaO) ocorrem conforme as equaccedilotildees 1 e 2 sendo

o hidroacutexido de caacutelcio (portlandita) o produto de hidrataccedilatildeo formado [22]

Destaca-se que a expansatildeo gerada como consequecircncia da adiccedilatildeo de oacutexido de caacutelcio em

concretos ocorre a partir da pressatildeo exercida pelos cristais de portlandita durante a sua formaccedilatildeo Esta

reaccedilatildeo eacute altamente exoteacutermica e expansiva visto que o produto formado apresenta aproximadamente

duas vezes o volume dos reagentes [6]

Assim observa-se que o uso de aditivos baseados em caacutelcio em matrizes cimentiacutecias contribui

para o aumento da difusatildeo de iacuteons Ca2+ e para a adiccedilatildeo de hidroacutexido de caacutelcio Dessa forma estes

aditivos contribuem para a aceleraccedilatildeo da supersaturaccedilatildeo de caacutelcio dissolvido no meio liacutequido uma

vez que ocorre a maior concentraccedilatildeo do iacuteon Ca2+ em soluccedilatildeo [7]

Agrave medida que o teacutermino do periacuteodo de induccedilatildeo e o iniacutecio do processo de aceleraccedilatildeo satildeo funccedilatildeo

da supersaturaccedilatildeo da soluccedilatildeo com Ca2+ a inclusatildeo de aditivos baseados em caacutelcio eacute capaz de gerar a

aceleraccedilatildeo dos processos de hidrataccedilatildeo [23] Em vista disso estes aditivos podem acelerar a

precipitaccedilatildeo de produtos de hidrataccedilatildeo como o gel de C-S-H [67]

CaO + H2O Ca2+ + 2OH- 1

Ca2+ + 2OH- Ca(OH)2 2

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 11

224 Influecircncia nas propriedades do concreto

Concretos de retraccedilatildeo compensada satildeo caracterizados por uma expansatildeo nas primeiras idades

a qual pode compensar a retraccedilatildeo e reduzir significativamente a variaccedilatildeo dimensional do concreto a

longo prazo [11]

O processo de expansatildeo eacute capaz de gerar tensotildees internas desenvolvidas no concreto entre 01

e 07 MPa Para tal satildeo utilizados cimentos expansivos ou aditivos [11]Tal processo eacute beneacutefico em

relaccedilatildeo ao desempenho dos elementos cimentiacutecios e portanto do ponto de vista econocircmico [611]

Os aditivos de oacutexido de caacutelcio supercalcinado geram expansatildeo controlada em matrizes

cimentiacutecias e como resultado esses aditivos atuam principalmente na retraccedilatildeo por secagem e na

retraccedilatildeo autoacutegena de matrizes cimentiacutecias [6] Na Figura 3 observa-se o comportamento de variaccedilatildeo

dimensional de concretos de retraccedilatildeo compensada e de concretos convencionais [11]

Figura 3 - Variaccedilotildees dimensionais de um concreto convencional e um concreto de retraccedilatildeo compensada [11]

Aleacutem disso a hidrataccedilatildeo do oacutexido de caacutelcio pode gerar produtos expansivos que resultam em

incremento de resistecircncia de elementos de cimentiacutecios uma vez que podem acelerar a precipitaccedilatildeo

do gel de C-S-H [67] A Figura 4 ilustra a comparaccedilatildeo entre um concreto sem aditivo e um concreto

com aditivo composto por oacutexido de caacutelcio (CaO) Observa-se que no concreto com o aditivo houve

incremento de resistecircncia agrave compressatildeo em relaccedilatildeo agrave amostra referecircncia [25]

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 12

Figura 4 - Comparaccedilatildeo de curvas de resistecircncia agrave compressatildeo ao longo do tempo de um concreto sem aditivos

(Referecircncia) concreto com aditivo de oacutexido de caacutelcio (CaO) e concreto com aditivos de oacutexido de caacutelcio e redutor de

retraccedilatildeo (CaO+SRA) [25]

Agrave vista do exposto a bibliografia que relaciona a interaccedilatildeo entre o cimento e oacutexido de caacutelcio

necessita de estudos complementares a niacutevel internacional Para tal eacute necessaacuterio analisar a sinergia

entre a mistura do cimento e oacutexido de caacutelcio bem como a influecircncia das fases de cada componente

[6]

23 Tubos de concreto

231 Definiccedilatildeo

Os condutores de fluidos possuem amplo histoacuterico como as obras hidraacuteulicas de aquedutos

atribuiacutedas aos romanos alguns dos quais estatildeo preservados ateacute a atualidade A evoluccedilatildeo dos serviccedilos

de saneamento baacutesico no Brasil possui uma ampla cronologia Entre os fatos eacute possiacutevel destacar a

cidade do Rio de Janeiro no periacuteodo do impeacuterio a qual recebeu um modelo de sistema de esgoto antes

do aplicado em grandes cidades como Nova Iorque [26]

A histoacuteria da necessidade de canalizaccedilotildees enterradas estaacute intrinsicamente relacionada agrave

induacutestria dos tubos de concreto [27] Tal induacutestria foi consolidada a niacutevel mundial no iniacutecio do seacuteculo

XIX e foi desenvolvida ateacute os dias atuais principalmente para a composiccedilatildeo de redes de esgoto

sanitaacuterio e aacuteguas pluviais [26]

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 13

A partir dos anos 1960 foram inseridos no mercado equipamentos de produccedilatildeo por vibro-

compactaccedilatildeo e compressatildeo radial geralmente produzidos na Europa Nos anos seguintes o processo

de produccedilatildeo de tubos apresentou alto grau de automatizaccedilatildeo das instalaccedilotildees industriais [27] Ainda

destaca-se a alta flexibilidade de produccedilatildeo processos desde a composiccedilatildeo da armadura ateacute a cura

integrados e automatizados bem como moldes com diversas dimensotildees [27]

Apesar do extenso histoacuterico desses sistemas no Brasil o paiacutes apresenta baixos iacutendices de

atendimento de saneamento baacutesico como indica o relatoacuterio do Ministeacuterio das Cidades [2] O baixo

atendimento da demanda de coleta e tratamento de esgoto ocorre principalmente nas regiotildees Norte

e Nordeste do Brasil como pode ser observado na Tabela 1 [2]

Tabela 1 - Niacuteveis de atendimento com aacutegua e esgotos dos municiacutepios com prestadores de serviccedilos participantes do

SNIS em 2018 conforme a macrorregiatildeo geograacutefica e Brasil [2]

Macrorregiatildeo

Iacutendice de atendimento com rede () Iacutendice de tratamento dos

esgotos gerados () Aacutegua Coleta de esgotos

Total Urbano Total Urbano Total

Norte 571 696 105 133 217

Nordeste 742 887 28 363 362

Sudeste 91 959 792 837 501

Sul 902 986 452 519 454

Centro-Oeste 89 96 529 582 539

Brasil 836 928 532 609 463

Aleacutem disso o aumento progressivo das aacutereas urbanas altera as dinacircmicas destes ambientes

Por exemplo observa-se o acreacutescimo de aacutereas impermeabilizadas em aacutereas urbanas o que impede a

absorccedilatildeo de parte das aacuteguas pluviais pelo solo e pode sobrecarregar os sistemas de drenagem Por

conseguinte satildeo necessaacuterios investimentos nos sistemas de drenagem de aacuteguas pluviais a fim de

prevenir inundaccedilotildees alagamentos e portanto danos para a sociedade [28]

O desenvolvimento dos sistemas de saneamento baacutesico urbano eacute fundamental para evitar

doenccedilas enchentes e outros impactos negativos para a sociedade Dessa forma eacute fundamental que

redes de esgoto e de aacuteguas pluviais apresentem uma maior qualidade e por conseguinte um melhor

funcionamento Para tal eacute necessaacuterio investir no apropriado dimensionamento estrutural e de

capacidade de vazatildeo dos sistemas de esgoto e aacuteguas pluviais Aleacutem disso eacute fundamental aprimorar o

controle tecnoloacutegico do concreto aplicado em tubos [28]

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 14

232 Processo de produccedilatildeo

Tubos de concreto satildeo produzidos a partir da escolha apropriada de materiais que satildeo

selecionados com base na caracterizaccedilatildeo de ensaios de laboratoacuterios As proporccedilotildees dos materiais satildeo

determinadas para o concreto atender as propriedades fiacutesicas e mecacircnicas para sua aplicaccedilatildeo adequada

[29] Os concretos aplicados em tubos satildeo de consistecircncia seca a fim de aumentar a produtividade

da fabricaccedilatildeo de tubos Desse modo ocorre a sustentaccedilatildeo do formato do tubo em poucos minutos

devido agrave coesatildeo do concreto o que permite a desforma raacutepida e possibilita a reutilizaccedilatildeo das formas

O processo de fabricaccedilatildeo de tubos consiste no adensamento eneacutergico do concreto para

diminuir a absorccedilatildeo de aacutegua e garantir a resistecircncia mecacircnica requerida [27] Este processo de

adensamento eacute necessaacuterio pois concretos de consistecircncia seca logo apoacutes o lanccedilamento no molde

apresentam bolhas de ar que ocupam em torno de 20 do volume [20] Assim a vibraccedilatildeo gera a

fluidificaccedilatildeo da argamassa da mistura seca a fim de reduzir o atrito interno acomodar os agregados

grauacutedos e reduzir o iacutendice de vazios [20]

Aleacutem disso o adensamento eneacutergico do concreto busca proporcionar o contato eficiente da

aacutegua com o cimento o que eacute essencial para as reaccedilotildees de hidrataccedilatildeo Este processo de adensamento

consiste nos sistemas de vibraccedilatildeo simples vibrocompressatildeo e centrifugaccedilatildeo radial O sistema de

vibraccedilatildeo simples eacute usual para tubos de concreto de pequenos diacircmetros e sem armadura [27]

Os equipamentos de compressatildeo radial satildeo compostos por prensas radiais que possuem um

molde exterior e um eixo rotatoacuterio hidraacuteulico Este eixo possui um sistema de roletes que realizam

um movimento de rotaccedilatildeo em alta velocidade sendo capaz de comprimir o concreto lanccedilado na

maacutequina contra o molde exterior Como resultado o tubo eacute produzido como ilustra a Figura 5 [27]

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 15

Figura 5 - Produccedilatildeo de tubos de concreto com equipamento de compressatildeo radial [27]

A norma ABNT NBR 8890 [9] determina o uso de qualquer tipo de cimento Portland na

produccedilatildeo dos tubos de concreto que natildeo satildeo utilizados em meios agressivos Nesse contexto eacute usual

a aplicaccedilatildeo do cimento CP V ARI RS na induacutestria de produccedilatildeo de tubos de concreto para aplicaccedilatildeo

em transporte de esgoto sanitaacuterio Este fato ocorre porque o concreto produzido com esse tipo de

cimento proporciona uma alta resistecircncia inicial o que permite uma desforma mais raacutepida dos tubos

e uma alta resistecircncia a sulfatos

Os tubos de concreto podem ser produzidos sem reforccedilo denominados tubos simples assim

como podem possuir reforccedilo estrutural composto por armadura ou fibras de accedilo A norma ABNT

NBR 8890 [9] classifica tubos simples de esgoto e de aacuteguas pluviais respectivamente como ES e

PS Da mesma forma a norma classifica tubos armados de esgoto e de aacuteguas pluviais

respectivamente como EA e PA Aleacutem disso a ABNT NBR 8890 [9] determina para os tubos o

encaixe macho e fecircmea assim como o encaixe ponta e bolsa como ilustra a Figura 6 Os tubos

aplicados em esgoto sanitaacuterio devem possuir junta elaacutestica e nos tubos aplicados em redes de aacuteguas

pluviais as juntas podem ser elaacutesticas ou riacutegidas

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 16

(a) (b)

Figura 6 - Semicorte longitudinal tiacutepico de tubos com encaixe (a) macho e fecircmea e (b) ponta e bolsa [9]

233 Caracterizaccedilatildeo e normatizaccedilatildeo

A capacidade de resistecircncia de tubos de concreto eacute determinada pelo ensaio de compressatildeo

diametral No Brasil este ensaio eacute regulamentado de acordo com a norma ABNT NBR 8890 [9] Para

tubos com reforccedilo convencional o ensaio de compressatildeo diametral permite determinar as cargas de

fissura e de ruptura a partir de um carregamento contiacutenuo e comparar esses resultados com os valores

miacutenimos da norma

Os resultados do ensaio de resistecircncia agrave compressatildeo diametral permitem verificar a classe de

resistecircncia do tubo conforme especificado em projeto para a aplicaccedilatildeo de tubos em redes de aacuteguas

pluviais ou redes de esgoto sanitaacuterio A carga miacutenima isenta de dano corresponde agrave carga de fissura

do tubo o que permite classificar o elemento conforme a ABNT NBR 8890 [9]

A carga miacutenima de ruptura eacute a forccedila maacutexima obtida no ensaio de compressatildeo diametral e eacute

equivalente ao estado-limite uacuteltimo de ruiacutena do tubo conforme a classificaccedilatildeo da ABNT NBR 8890

[9] As cargas miacutenimas de fissura e de ruptura de tubos satildeo calculadas a partir dos respectivos valores

de carga total dividida pelo comprimento uacutetil do tubo na unidade kNm

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 17

A avaliaccedilatildeo de compressatildeo diametral possui diversos meacutetodos de montagem do aparato de

ensaio Conforme Zaidler (1983 apud Figueiredo e Neto 2002) entre esses meacutetodos destacam-se

ensaio de trecircs cutelos ensaio de dois cutelos ensaio de colchatildeo de areia e ensaio de Minnesota como

ilustra Figura 7 [29]

(a) (b) (c) (d)

Figura 7 - Meacutetodos de ensaio de tubos ensaios de (a) trecircs cutelos (b) dois cutelos (c) colchatildeo de areia e (d) Minnesota

[29]

No Brasil o meacutetodo de ensaio mais aplicado eacute o de trecircs cutelos conforme recomenda a ABNT

NBR 8890 [9] Esse meacutetodo consiste no apoio do tubo em dois cutelos de madeira inferiores e no

carregamento a partir de um cutelo superior centralizado e articulado o qual pode conter cutelo de

madeira entre esse e o tubo para ajustes de altura A Figura 8 ilustra o aparato de ensaio de compressatildeo

diametral Apoacutes a ruptura dos tubos satildeo extraiacutedos testemunhos para determinar a absorccedilatildeo de aacutegua

do concreto

Figura 8 - Esquema do ensaio de compressatildeo diametral para tubo de encaixe ponta e bolsa visto que L eacute o comprimento

uacutetil do tubo [9]

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 18

234 Limitaccedilotildees tecnoloacutegicas

Tubos de concreto compotildeem redes de sistemas enterrados nos quais a ocorrecircncia de falhas

pode gerar danos seacuterios e onerosos A ABNT NBR 8890 [9] limita o valor de absorccedilatildeo de aacutegua dos

tubos de concreto uma vez que tubos porosos podem facilitar a contaminaccedilatildeo do liacutequido no interior

dos tubos bem como podem gerar a poluiccedilatildeo do meio externo

Em vista disso eacute necessaacuterio investir no desenvolvimento tecnoloacutegico de tubos de concreto

Para tal diversos estudos foram publicados com o intuito de melhorar o desempenho de tubos de

concreto a partir da reduccedilatildeo das limitaccedilotildees do concreto de consistecircncia seca como estabilidade

volumeacutetrica e capacidade de resistir agrave esforccedilos [34]

Nesse sentido nota-se que o uso de aditivos e adiccedilotildees pode gerar melhorias para o concreto

aplicado em tubos Entre os materiais com potencial de gerar melhor desempenho do concreto

aplicado em tubos recebem destaque os aditivos

Em concretos de consistecircncia seca os aditivos contribuem para melhorar algumas

propriedades como a hidrataccedilatildeo do cimento propriedades mecacircnicas preenchimento do molde e

aspecto final dos elementos Dessa forma eacute possiacutevel reduzir a porosidade aumentar a resistecircncia

mecacircnica e a produtividade da fabricaccedilatildeo a partir do uso de aditivos [8]

A melhoria de desempenho de um tubo de concreto poderaacute acarretar no amplo ganho de

qualidade no sistema final mediante o nuacutemero de repeticcedilotildees desses elementos Agrave vista disso nota-se

a relevacircncia de diminuir limitaccedilotildees de desempenho em relaccedilatildeo ao concreto aplicado em tubos

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 19

3 Caracterizaccedilatildeo de materiais

Neste capiacutetulo eacute apresentada a caracterizaccedilatildeo dos materiais empregados na produccedilatildeo de tubos

de concreto Os materiais analisados satildeo o cimento CP V ARI RS aditivo de oacutexido de caacutelcio

supercalcinado e agregados

31 Materiais

Os materiais selecionados para a campanha experimental estatildeo descritos na Tabela 2 O

aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado DRY D1 foi fornecido pela empresa Chimica Edile do

Brasil e os demais materiais foram providenciados pela empresa Fermix Tubos

Tabela 2 - Materiais selecionados para a realizaccedilatildeo da campanha experimental

Material Tipo Fornecedor

Cimento CP V ARI RS InterCement Ijaciacute

Agregado miuacutedo Areia artificial graniacutetica Embu - Mogi

Agregado grauacutedo Brita graniacutetica (B0 e B1) Pau Pedra

Aditivo compensador de retraccedilatildeo Oacutexido de caacutelcio supercalcinado (DRY D1) Chimica Edile do Brasil

Aacutegua Deionizada (para pastas e argamassas) e

potaacutevel (para concretos) USJT

O cimento e o DRY D1 foram armazenados em sacos plaacutesticos vedados e mantidos em local

reservado para evitar absorccedilatildeo de aacutegua e carbonataccedilatildeo [13] Os agregados foram previamente secos

em estufa na temperatura 105 ordmC ateacute a massa constante

32 Meacutetodos de caracterizaccedilatildeo

321 Cimento e aditivo

Massa especiacutefica

O cimento e o aditivo foram caracterizados pela determinaccedilatildeo de suas respectivas massas

especiacuteficas utilizando o frasco de Le Chatelier e querosene segundo a ABNT NBR 16605 [32]

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 20

Distribuiccedilatildeo do tamanho de partiacutecula

A distribuiccedilatildeo do tamanho de partiacutecula foi realizada por granulometria a laser em uma

suspensatildeo em etanol absoluto no equipamento Malvern Mastersizer V363 da Malvern Instruments

Difraccedilatildeo de raios-X

A composiccedilatildeo mineraloacutegica desses compostos foi determinada por difraccedilatildeo de raios-X

(DRX) O ensaio foi realizado em um difratocircmetro PANalytical XrsquoPert PRO MPD Alpha1 em

geometria de reflexatildeo Bragg-Brentano θ2θ equipado com um detector Pixel (comprimento ativo de

3347 ordm) e uma fenda divergente fixa de 05 o

Esse equipamento opera com radiaccedilatildeo CuKα1 filtrada por Ni (λ = 15418 Aring) na voltagem de

45 kV e corrente de 40 mA Os porta-amostras eram ciliacutendricos com diacircmetro de 16 mm e

profundidade de 25 mm Foram carregados por backloading e girados a 2 rps [33]

Os difratogramas foram obtidos de 4 o2θ a 80 o2θ com passo de 0013 o2θ e 100 spasso

Foram analisados quantitativamente pelo meacutetodo de Rietveld utilizando o programa XrsquoPert

HighScore Plus com os modelos estruturais apresentados na Tabela 3 O conteuacutedo de fases amorfas

foi determinado pelo meacutetodo do padratildeo externo [33] utilizando alumina em poacute (SRM 676a NIST)

como uma referecircncia padratildeo

Tabela 3 - Modelos estruturais utilizados para o refinamento de Rietveld para o ensaio de DRX

Fase Foacutermula Sistema cristalino Nuacutemero PDF Coacutedigo ICSD Referecircncia

Alita Ca3SiO5 Monocliacutenico 01-070-8632 94742 [34]

Belitam Ca2SiO4m Monocliacutenico 01-083-0460 79550 [35]

Belitao Ca2SiO4o Ortorrocircmbico 01-086-0399 81097 [36]

Aluminato de caacutelcio Ca3Al2O6c Cuacutebico 00-038-1429 1841 [37]

Aluminato de caacutelcio Ca3Al2O6o Ortorrocircmbico 00-032-0150 1880 [38]

Ferroaluminato de caacutelcio Ca2AlFeO5 Ortorrocircmbico 01-071-0667 9197 [39]

Gipsita CaSO42H2O Monocliacutenico 00-033-0311 151692 [40]

Sulfato de caacutelcio

hemidratado CaSO4middot05H2O Monoclinic 00-041-0224 380286 [41]

Anidrita CaSO4 Ortorrocircmbico 01-086-2270 40043 [42]

Calcita CaCO3 Romboeacutedrico 01-083-0577 79673 [43]

Dolomita CaMg(CO3)2 Trigonal 01-075-1761 31335 [44]

Oacutexido de caacutelcio CaO Cubic 00-043-1001 75785 [45]

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 21

Tabela 3 - Modelos estruturais utilizados para o refinamento de Rietveld para o ensaio de DRX (continuaccedilatildeo)

Fase Foacutermula Sistema cristalino Nuacutemero PDF Coacutedigo ICSD Referecircncia

Portlandita Ca(OH)2 Romboeacutedrico 01-072-0156 15741 [46]

Etringita Ca6Al2(SO4)3

(OH)1226H2O Hexagonal 00-041-1451 155395 [47]

Monosulfoaluminato

de caacutelcio

3CaOAl2O3

CaSO412H2O Romboeacutedrico - 24461 [48]

Hemicarboaluminato

de caacutelcio

Ca4Al2(OH)12

OH05CO34H2O Romboeacutedrico 00-041-0221 263124 [49]

Monocarboaluminato

de caacutelcio

Ca4Al2(OH)12

CO35H2O Tricliacutenico 01-087-0493 59327 [50]

Alumina (padratildeo) Al2O3 Romboeacutedrico 01-081-2267 73725 [51]

322 Agregados

Os agregados miuacutedo e grauacutedo foram caracterizados pela absorccedilatildeo de aacutegua respectivamente

conforme a ABNT NBR NM 30 [52] e ABNT NBR NM 53 [53] Aleacutem disso os agregados miuacutedo e

grauacutedo foram analisados pela determinaccedilatildeo da massa especiacutefica

33 Resultados e discussatildeo

331 Cimento e aditivo

Massa especiacutefica

A massa especiacutefica do cimento e do aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado foram 305 e

313 gcm3 respectivamente Os valores determinados estatildeo bastante proacuteximos de resultados

presentes na literatura [6] Dessa forma o valor da massa especiacutefica determinado para o aditivo se

enquadra no valor especificado pela norma ABNT NBR 11768-1 [17]

Distribuiccedilatildeo do tamanho de partiacutecula

As curvas de distribuiccedilatildeo do tamanho de partiacutecula determinadas por granulometria a laser do

cimento e do aditivo estatildeo apresentadas na Figura 9 A partir dessa anaacutelise foram obtidos os

resultados apresentados na Tabela 4 Observa-se que o cimento CP V ARI RS apresenta distribuiccedilatildeo

de tamanho de partiacutecula mais fina que o aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 22

Figura 9 - Curvas de distribuiccedilatildeo do tamanho de partiacutecula do cimento CP V ARI RS e aditivo

Tabela 4 - Diacircmetros das partiacuteculas de cimento e aditivo obtidos por granulometria a laser

Diacircmetro Cimento Aditivo

d10 (microm) 380 56

d50 (microm) 136 191

d90 (microm) 342 1080

Difraccedilatildeo de raios-X

As composiccedilotildees mineraloacutegicas do cimento e do aditivo estatildeo apresentadas na Tabela 5 e na

Tabela 6 respectivamente As fases encontradas no cimento CP V ARI RS estatildeo de acordo com a

literatura teacutecnica [2354] O aditivo apresentou quantidade de oacutexido de caacutelcio de 90 predominante

em relaccedilatildeo agrave outras composiccedilotildees como hidroacutexido de caacutelcio calcita e dolomita De acordo com esses

resultados o aditivo estaacute de acordo com o prescrito na norma ABNT NBR 11768-1 [17]

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 23

Tabela 5 - Composiccedilatildeo mineraloacutegica do cimento CP V ARI RS por DRX

Fase Quantidade ( em massa)

C3S 589

C2S 114

C3Ac 58

C3Ao 21

C4AF 79

Ca(OH)2 12

CaCO3 27

CaSO405H2O 68

CaSO4 17

SiO2 15

Soma total 1000

Tabela 6 - Composiccedilatildeo mineraloacutegica do aditivo por DRX

Fase Quantidade ( em massa)

CaO 905

MgO 03

Ca(OH)2 52

CaCO3 15

CaMg(CO3)2 26

Soma total 1000

332 Agregados

A absorccedilatildeo de aacutegua e a massa especiacutefica dos agregados miuacutedo e grauacutedo estatildeo apresentados na

Tabela 7 A caracterizaccedilatildeo dos agregados forneceu resultados que contribuem com a seleccedilatildeo de

materiais adequados para a produccedilatildeo de tubos de concreto e auxilia a reproduccedilatildeo da pesquisa

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 24

Tabela 7 - Anaacutelise de agregados

Item Agregado miuacutedo Agregado grauacutedo B0 Agregado grauacutedo B1

Absorccedilatildeo de aacutegua () 295 084 036

Massa especiacutefica (gcm3) 278 281 289

34 Conclusotildees do capiacutetulo

Neste capiacutetulo foram analisados os materiais empregados no estudo para a realizaccedilatildeo da

campanha experimental Os materiais analisados satildeo o cimento o aditivo de oacutexido de caacutelcio

supercalcinado e os agregados Para tal foram realizados os ensaios de massa especiacutefica distribuiccedilatildeo

do tamanho de partiacutecula e difraccedilatildeo de raios-X

A partir dos resultados de massa especiacutefica nota-se que o aditivo de oacutexido de caacutelcio

supercalcinado estaacute conforme os paracircmetros da ABNT NBR 11768-1 [17] e estudos anteriores [6]

Observa-se a partir das curvas de distribuiccedilatildeo do tamanho de partiacutecula que o cimento CP V ARI RS

apresenta distribuiccedilatildeo de tamanho de partiacutecula mais fina que o aditivo de oacutexido de caacutelcio

supercalcinado

Conforme a anaacutelise obtida do ensaio de difraccedilatildeo de raios-X observa-se que o aditivo

composto por oacutexido de caacutelcio supercalcinado estaacute de acordo com os paracircmetros da ABNT NBR

11768-1 [17] para aditivos compensadores de retraccedilatildeo tipo G Conforme o ensaio as fases

encontradas no cimento CP V ARI RS estatildeo conforme a bibliografia [2354]

A partir da anaacutelise dos agregados obteve-se resultados de absorccedilatildeo de aacutegua e massa especiacutefica

com o objetivo de fornecer paracircmetros para a seleccedilatildeo de agregados utilizados na produccedilatildeo de tubos

de concreto e facilitar a reproduccedilatildeo da pesquisa

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 25

4 Anaacutelise da influecircncia do aditivo na cineacutetica e nos mecanismos de hidrataccedilatildeo

No capiacutetulo em questatildeo eacute apresentado o procedimento experimental empregado para analisar

a influecircncia do aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado na cineacutetica e nos mecanismos de

hidrataccedilatildeo do CP V ARI RS Para tal satildeo analisados e discutidos os ensaios de calorimetria

isoteacutermica de DRX e de Microscopia Eletrocircnica de Varredura (MEV)

41 Materiais

Os materiais utilizados nessa parte da campanha experimental foram o cimento CP V ARI RS

o aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado e aacutegua deionizada conforme descrito no item

31

42 Dosagem e preparaccedilatildeo de pastas de cimento

As pastas foram produzidas com uma relaccedilatildeo aacuteguacimento (ac) fixa igual a 045 conforme

o usual para tubos de concreto Os teores de aditivo selecionados foram de 10 20 30 40 50 e 60

sobre a massa de cimento ( smc) conforme recomendaccedilatildeo do fabricante

Aleacutem disso para a relaccedilatildeo ac de 045 foi produzida uma pasta somente com o aditivo e aacutegua

bem como foi produzida uma pasta com o cimento e aacutegua consideradas como as amostras de

referecircncia para anaacutelise comparativa

Para a produccedilatildeo de cada amostra 200 g de pasta foram preparadas pela preacute-mistura de cimento

e aditivo seguido da adiccedilatildeo de aacutegua e homogeneizaccedilatildeo por 1 min usando um agitador IKA RW 20

acoplado a um eixo R1342 de 4 lacircminas a 1500 rpm

Apoacutes esse tempo o agitador foi desligado e as paredes internas do recipiente foram limpas

durante 30 s com uma espaacutetula Entatildeo a pasta foi homogeneizada novamente por 1 min a 1500 rpm

no agitador Concluiacutedo o processo de mistura a pasta foi destinada para o ensaio correspondente

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 26

43 Meacutetodos

431 Calorimetria isoteacutermica

Calorimetria isoteacutermica foi realizada a 23 ordmC durante 24 h com 87 g de pasta de cimento

utilizando um caloriacutemetro isoteacutermico TAMAir (TA Instruments) de 8 canais Esse ensaio foi

realizado para analisar a cineacutetica de hidrataccedilatildeo de pastas de cimento com diferentes teores de aditivo

As pastas analisadas foram a referecircncia (sem aditivo) e as pastas contendo 10 20 30 40

50 e 60 de aditivo sobre a massa de cimento Aleacutem disso foi feita uma pasta apenas contendo

aditivo e aacutegua na relaccedilatildeo 10 045 em massa para anaacutelise comparativa

432 DRX

A DRX foi utilizada para determinar a composiccedilatildeo das pastas de cimento com 24 h de

hidrataccedilatildeo utilizando o procedimento descrito no item 321 Foram utilizadas as pastas de cimento

produzidas com 3 e 5 de aditivo bem como a pasta de referecircncia sem aditivo A hidrataccedilatildeo das

pastas foi paralisada 24 h apoacutes sua preparaccedilatildeo pelo meacutetodo da troca de solvente [55] Esse meacutetodo

foi empregado porque natildeo afeta a estabilidade e a cristalinidade de aluminatos hidratados [55]

O procedimento de troca de solvente consiste em 6 passos primeiramente a pasta foi imersa

em isopropanol (razatildeo solventepasta igual a 10) por 1 h a -4 ordmC Em segundo lugar o solvente foi

substituiacutedo por um novo volume de isopropanol (razatildeo solventepasta igual a 10) e a pasta foi mantida

imersa por 1 h a -4 ordmC Em terceiro lugar o solvente foi substituiacutedo por um novo volume de

isopropanol (razatildeo solventepasta igual a 50) e a imersatildeo ocorreu por 24 h a -4 ordmC

Apoacutes essa etapa o isopropanol foi substituiacutedo por eacuteter dietiacutelico (razatildeo solventepasta igual a

25) e a pasta foi mantida imersa por 24 h a -4 ordmC Em seguida o solvente foi removido e a amostra

foi seca por 30 min a 40 ordmC Finalmente a pasta foi moiacuteda em moinho de aacutegata ateacute atingir tamanho

maacuteximo de partiacutecula igual a 63 microm

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 27

433 MEV

Microscopia Eletrocircnica de Varredura foi realizada para analisar a microestrutura das pastas

de cimento com aditivos na idade de 24 h Foram ensaiadas as mesmas amostras utilizadas para DRX

em idade especiacutefica Os ensaios foram executados em um microscoacutepio modelo Quanta FEG 650 na

voltagem de 20 kV A superfiacutecie analisada foi a de fratura recobertas com carbono A morfologia

dos hidratos precipitados foi avaliada por feixe de eleacutetrons secundaacuterios e sua composiccedilatildeo quiacutemica foi

avaliada por espectroscopia de raios-X por dispersatildeo de energia (EDS)

44 Resultados e discussatildeo

441 Calorimetria isoteacutermica

As curvas de fluxo de calor estatildeo apresentadas na Figura 10 e na Figura 11 Os pontos

caracteriacutesticos das curvas de fluxo de calor foram determinados seguindo o procedimento de Salvador

et al [56] e estatildeo na Tabela 8 As conclusotildees derivadas dessa anaacutelise estatildeo apresentadas

subsequentemente

Figura 10 - Curvas de fluxo de calor de pastas de 0 a 1 h para amostras de pastas cimentiacutecias e a pasta com 100

aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 28

Figura 11 - Curvas de fluxo de calor de pastas de 0 a 24 h para amostras de pastas cimentiacutecias e a pasta 100 aditivo

Tabela 8 - Anaacutelise das curvas de fluxo calor obtidas para amostras de pastas cimentiacutecias e a pasta com 100 aditivo de

oacutexido de caacutelcio supercalcinado

Pasta teor de

aditivo ( smc)

Periacuteodo de

induccedilatildeo (h)

Taxa de reaccedilatildeo

do pico principal

(mWgh)

Fluxo de calor

maacuteximo (mWg)

Energia liberada

no pico principal

(Jg)

Energia

liberada ateacute

24 h (Jg)

00 1396 105 574 3844 3170

10 1238 124 624 4024 3456

20 1257 113 616 4074 3437

30 1069 125 655 4202 3630

40 1115 121 643 4276 3594

50 983 131 699 4396 3833

60 974 129 705 4482 3872

Na Figura 10 observa-se que a reaccedilatildeo do aditivo com aacutegua gera um intenso pico de liberaccedilatildeo

de calor A hidrataccedilatildeo do oacutexido de caacutelcio gerando hidroacutexido de caacutelcio eacute potencialmente exoteacutermica

Essa reaccedilatildeo eacute raacutepida e termina aproximadamente 1 h apoacutes a mistura do aditivo com aacutegua Na Figura

11 eacute possiacutevel verificar que natildeo ocorrem reaccedilotildees quiacutemicas nessa pasta ateacute 24 h

A partir da anaacutelise das curvas de pastas de cimento com diferentes teores de aditivo na Figura

11 observa-se que a inclusatildeo do aditivo na pasta acelera a cineacutetica de reaccedilotildees de hidrataccedilatildeo Quanto

maior o teor de aditivo adicionado menor eacute o tempo de induccedilatildeo maior a velocidade de reaccedilatildeo maior

a intensidade do pico principal de hidrataccedilatildeo e maior a energia liberada pelos processos de hidrataccedilatildeo

Tal fato eacute devido agrave promoccedilatildeo da formaccedilatildeo e da precipitaccedilatildeo de C-S-H na matriz [6]

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 29

Tais fatos ocorrem porque a inclusatildeo de aditivos contendo caacutelcio e a adiccedilatildeo de hidroacutexido de

caacutelcio em sistemas cimentiacutecios contribuem para aumentar a concentraccedilatildeo do iacuteon Ca2+ em soluccedilatildeo

fazendo com que o meio liacutequido atinja a supersaturaccedilatildeo mais rapidamente [7]

Como o final do periacuteodo de induccedilatildeo e o iniacutecio do processo de aceleraccedilatildeo dependem da

supersaturaccedilatildeo da soluccedilatildeo com Ca2+ a inclusatildeo de aditivo acelera os processos de hidrataccedilatildeo [23]

Com isso eacute possiacutevel concluir que o aditivo acelera o endurecimento da pasta e pode conferir aumento

de resistecircncia mecacircnica da matriz cimentiacutecia Tais resultados estatildeo coerentes com os encontrados na

literatura [67]

Ainda a partir da anaacutelise da Figura 11 foram selecionadas as dosagens de aditivo de 30 e 50

sobre a massa de cimento que foram utilizadas nas etapas seguintes da campanha experimental

Esses teores receberam destaque pois satildeo valores intermediaacuterios que apresentaram resultados de taxa

de reaccedilatildeo do pico principal maiores em relaccedilatildeo aos demais teores adjacentes

442 DRX

A Tabela 9 apresenta a composiccedilatildeo mineraloacutegica obtidas a partir da anaacutelise de DRX para

pastas de cimento com 24 h de hidrataccedilatildeo As amostras analisadas foram sem aditivo e com 3 e 5

de aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado

Tabela 9 - Composiccedilatildeo mineraloacutegica de pastas de cimento obtidas por DRX para amostras de pastas cimentiacutecias sem

aditivo e pasta com 3 e 5 de aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado

Amostra 24 h Sem aditivo 3 de aditivo 5 de aditivo

Fase Quantidade ( em massa)

C3S 313 269 258

C2S 60 55 54

C3A 47 49 49

C4AF 31 36 36

CaCO3 59 58 58

Etringita 138 136 136

Ca(OH)2 151 183 178

Fases amorfas 199 213 231

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 30

A partir da anaacutelise de DRX nota-se que as amostras com aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio

supercalcinado possuem maior presenccedila de portlandita O emprego de 3 e 5 de aditivo aumentou

o teor de portlandita em relaccedilatildeo agrave pasta sem aditivo respectivamente de 212 e 179 Desse modo

observa-se que os resultados da anaacutelise de DRX estatildeo conforme observado na bibliografia pois a

reaccedilatildeo de hidrataccedilatildeo do aditivo eacute capaz de gerar portlandita [6]

Ao analisar os resultados do ensaio de DRX observa-se que as amostras com o aditivo

possuem maior teor de fases amorfas As amostras com 3 e 5 de aditivo apresentaram aumento

do teor de fases amorfas em relaccedilatildeo agrave pasta sem aditivo respectivamente de 70 e 161 Nota-se

que esse fato estaacute relacionado agrave presenccedila de C-S-H nas amostras e os resultados estatildeo conforme a

bibliografia pois a hidrataccedilatildeo do oacutexido de caacutelcio pode acelerar a precipitaccedilatildeo do gel de C-S-H em

matrizes cimentiacutecias [67]

443 MEV

As imagens obtidas por MEV das amostras sem o aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado

com 3 e 5 de aditivo satildeo mostradas na Figura 12b

A partir da comparaccedilatildeo entre a Figura 13a e Figura 13b nota-se que a amostra com 3 de

aditivo apresenta maior presenccedila de hidroacutexido de caacutelcio e gel de C-S-H Ainda em relaccedilatildeo agrave Figura

13a e Figura 13c observa-se maior presenccedila de gel de C-S-H na amostra com 5 de aditivo Desse

modo a partir da anaacutelise visual das Figuras nota-se que as pastas com aditivo de oacutexido de caacutelcio

supercalcinado podem apresentar maior presenccedila de gel de C-S-H como observado na literatura [14]

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 31

(a)

(b)

(c)

Figura 12 - Imagens obtidas por MEV de pastas cimentiacutecias para as amostras (a) sem aditivo (b) com 3 de aditivo e

(c) 5 de aditivo

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 32

(a)

(b)

(c)

Figura 13 - Imagens obtidas por MEV de pastas cimentiacutecias para as amostras (a) sem aditivo (b) com 3 de aditivo e

(c) 5 de aditivo

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 33

Dessa forma a anaacutelise dos resultados de MEV estaacute de acordo com o observado nos ensaios

anteriores principalmente em relaccedilatildeo agrave anaacutelise de calorimetria isoteacutermica na qual observou-se que os

aditivos baseados em oacutexido de caacutelcio satildeo capazes de gerar a aceleraccedilatildeo dos processos de hidrataccedilatildeo

e consequentemente a precipitaccedilatildeo de produtos de hidrataccedilatildeo como o gel de C-S-H [23] Aleacutem

disso essa anaacutelise estaacute conforme a bibliografia uma vez que a reaccedilatildeo de hidrataccedilatildeo do aditivo eacute capaz

de gerar hidroacutexido de caacutelcio [6]

45 Conclusotildees do capiacutetulo

Neste capiacutetulo foram analisadas amostras de pastas cimentiacutecias baseadas nos ensaios de

calorimetria isoteacutermica DRX e MEV O ensaio de calorimetria isoteacutermica analisou pastas cimentiacutecias

com o aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado nos teores de 10 20 30 40 50 e 60

sobre a massa de cimento Ainda o ensaio analisou uma amostra de pasta cimentiacutecia sem o aditivo e

uma pasta composta somente do aditivo

A partir dos resultados de calorimetria isoteacutermica observa-se que a reaccedilatildeo do aditivo com aacutegua

gera um intenso pico de liberaccedilatildeo de calor uma vez que a hidrataccedilatildeo do oacutexido de caacutelcio gerando

hidroacutexido de caacutelcio eacute potencialmente exoteacutermica Ainda observa-se que conforme ocorre o aumento

o teor do aditivo menor eacute o tempo de induccedilatildeo maior a velocidade de reaccedilatildeo maior a intensidade do

pico principal de hidrataccedilatildeo e maior a energia liberada pelos processos de hidrataccedilatildeo

As anaacutelises de DRX e MEV foram realizadas para as amostras de pastas sem aditivo e com

3 e 5 do aditivo Nota-se a partir da anaacutelise de DRX que o uso do aditivo aumentou o teor de

portlandita e de fases amorfas correspondentes ao teor de C-S-H conforme a bibliografia [67]

Observa-se na anaacutelise de MEV que o aditivo natildeo alterou de forma significativa a

microestrutura da pasta cimentiacutecia pois as amostras possuem deposiccedilatildeo de produto similares

Entretanto nota-se que a amostra com 3 de aditivo apresenta maior presenccedila de portlandita e gel

de C-S-H Aleacutem disso nota-se na amostra com 5 de aditivo maior presenccedila de gel de C-S-H

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 34

5 Caracterizaccedilatildeo da estabilidade dimensional de argamassas

Com o objetivo de caracterizar o aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado foi

realizado o ensaio de variaccedilatildeo dimensional Este ensaio eacute caracteriacutestico para aditivos compensadores

de retraccedilatildeo uma vez que permite determinar a influecircncia do aditivo na expansatildeo de matrizes

cimentiacutecias conforme determina a ABNT NBR 11768-1 [17]

51 Composiccedilatildeo e preparo de argamassas

A fim de permitir a moldagem dos corpos de prova para o ensaio de determinaccedilatildeo da variaccedilatildeo

dimensional a dosagem de concreto consistecircncia seca foi adaptada para uma argamassa de

consistecircncia plaacutestica Esta alteraccedilatildeo foi necessaacuteria pois os moldes do ensaio possuem pinos metaacutelicos

rosqueados em seu interior os quais natildeo podem sofrer os deslocamentos gerados durante o processo

de moldagem de concretos de consistecircncia seca

A adaptaccedilatildeo da dosagem de concreto para a argamassa foi realizada de forma experimental

mantendo-se fixa a quantidade de cimento e a relaccedilatildeo aacuteguacimento aplicada na dosagem do concreto

Por outro lado a quantidade de agregado miuacutedo foi reduzida em 234 e o agregado grauacutedo foi

retitado da dosagem com o objetivo de garantir uma argamassa de consistecircncia plaacutestica conforme

apresentado na Tabela 10 O aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado foi empregado nas dosagens

de 3 e 5 sobre a massa de cimento

Tabela 10 - Dosagem de materiais para produccedilatildeo de 1 m3 de argamassa

Material Tipo Dosagem (kgm3) Traccedilo unitaacuterio em massa

Cimento CP V ARI RS 3100 100

Agregado miuacutedo Areia artificial graniacutetica 86728 271

Aacutegua Potaacutevel 1457 047

As argamassas foram preparadas em argamassadeira orbital marca Perfecta Curitiba com

capacidade de 20 L com a preacute-mistura do cimento e do aditivo por 30 s a 136 rpm adiccedilatildeo e mistura

da aacutegua por 60 s a 281 rpm e adiccedilatildeo e mistura da areia por 90 s a 281 rpm

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 35

52 Meacutetodos

Imediatamente apoacutes a finalizaccedilatildeo da mistura corpos de prova prismaacuteticos 75 mm x 75 mm x

285 mm (largura x altura x comprimento) foram moldados segundo a norma ABNT NBR 16834 [57]

O processo de cura dos corpos de prova foi realizado conforme determinado por Nunes et al [15]

com o objetivo de simular a cura usual de tubos de concreto

Os autores propuseram a adaptaccedilatildeo da norma ASTM C 157 [19] que consiste na seguinte

metodologia imediatamente apoacutes a moldagem dos corpos de prova estes foram recobertos por papel

filme e colocados em cacircmara uacutemida depois de 1 dia os corpos de prova foram retirados da cacircmara

uacutemida e desformados

A primeira leitura da variaccedilatildeo dimensional foi realizada conforme o procedimento da norma

ABNT NBR 16834 [57] mantendo-se a posiccedilatildeo do corpo de prova de acordo com a indicaccedilatildeo de

seta como mostra a Tabela 14 Em seguida os corpos de prova foram mantidos na cacircmara seca ateacute a

leitura de 180 dias

Figura 14 - Aparato para determinaccedilatildeo para o ensaio de variaccedilatildeo dimensional A seta azul indica a posiccedilatildeo do corpo de

prova durante o ensaio

53 Resultados e discussatildeo

Os resultados obtidos na anaacutelise de variaccedilatildeo dimensional estatildeo apresentados na Figura 15

Observa-se que houve uma reduccedilatildeo da retraccedilatildeo nas amostras com aditivos em relaccedilatildeo agrave amostra

referecircncia sem aditivo Assim argamassas produzidas com o aditivo apresentaram maior estabilidade

volumeacutetrica quando comparadas agraves argamassas referecircncia

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 36

Figura 15 - Resultados de variaccedilatildeo dimensional por idade de argamassas para amostras sem aditivo com 3 de aditivo

e 5 de aditivo

A amostra referecircncia apresentou variaccedilatildeo dimensional de -0089 A reduccedilatildeo de retraccedilatildeo aos

28 dias de idade de ensaio foi de 337 e 787 com o emprego de 3 e 5 de aditivo sobre a massa

de cimento com resultados de variaccedilatildeo dimensional respectivamente de -0086 e -0082

Desse modo para a amostra com 5 de aditivo a reduccedilatildeo de retraccedilatildeo aos 28 dias de idade eacute

maior que o miacutenimo de 5 determinado para caracterizar o aditivo compensador de retraccedilatildeo

conforme a ABNT NBR 11768-1 [17] para aditivos compensadores de retraccedilatildeo tipo G

Observa-se que a maior reduccedilatildeo do valor de variaccedilatildeo dimensional foi de 0008 para 7 dias

a partir da comparaccedilatildeo entre a argamassa referecircncia e a argamassa com 5 de aditivo A reduccedilatildeo de

variaccedilatildeo dimensional foi similar entre as leituras a partir de 7 dias

De acordo com o observado no item 42 a inclusatildeo do aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio

supercalcinado em matrizes cimentiacutecias aumenta a quantidade de portlandita disponiacutevel Os cristais

de portlandita exercem uma pressatildeo durante a sua formaccedilatildeo o que gera uma reaccedilatildeo expansiva Assim

o uso do aditivo compensa a retraccedilatildeo por secagem e a retraccedilatildeo autoacutegena da matriz cimentiacutecia

54 Conclusotildees do capiacutetulo

Neste capiacutetulo foi avaliada a variaccedilatildeo dimensional de amostras de argamassa sem aditivo e

com 3 e 5 de aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado Observa-se que nas amostras

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 37

com 3 e 5 de aditivo houve reduccedilatildeo de retraccedilatildeo aos 28 dias de idade respectivamente de 337 e

787 em relaccedilatildeo agrave amostra sem aditivo As amostras apresentaram comportamento similar ao longo

do ensaio realizado ateacute 180 dias

A amostra com 5 de aditivo apresentou reduccedilatildeo de retraccedilatildeo aos 28 dias em relaccedilatildeo agrave

amostra sem aditivo conforme determina a ABNT NBR 11768-1 [17] para aditivos compensadores

de retraccedilatildeo tipo G Desse modo nota-se que argamassas produzidas com o aditivo possuem maior

estabilidade volumeacutetrica

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 38

6 Produccedilatildeo de concreto em laboratoacuterio

Concretos foram produzidos em laboratoacuterio com o propoacutesito de avaliar a influecircncia do uso

do aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado nestas amostras Para tal foram realizados os ensaios de

resistecircncia agrave compressatildeo e absorccedilatildeo de aacutegua apoacutes imersatildeo e fervura e iacutendice de vazios As amostras

de concreto analisadas foram as contendo 3 e 5 de aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado

assim como a amostra sem aditivo

61 Composiccedilatildeo e preparo de concretos

A fim de analisar a aplicaccedilatildeo do aditivo compensador de retraccedilatildeo em tubos de concreto optou-

se por utilizar uma dosagem de concreto normalmente empregada para a fabricaccedilatildeo de tubos Esse

concreto caracteriza-se por uma consistecircncia seca pois os tubos satildeo moldados por vibro-compactaccedilatildeo

e os moldes satildeo removidos aproximadamente 5 min apoacutes sua moldagem

A dosagem de concreto utilizada estaacute descrita na Tabela 11 desenvolvida pela empresa

Fermix Tubos para fabricar tubos tipo PA-2 com reforccedilo de armadura metaacutelica Foram utilizados os

materiais descritos no capiacutetulo 3

Tabela 11 - Dosagem de materiais para produccedilatildeo de 1 m3 de concreto para fabricaccedilatildeo de tubos

Material Tipo Dosagem (kgm3) Traccedilo unitaacuterio em massa

Cimento CP V ARI RS 3100 100

Agregado miuacutedo Areia artificial graniacutetica 11315 365

Agregado grauacutedo Brita graniacutetica B0 2263 073

Agregado grauacutedo Brita graniacutetica B1 5301 171

Aacutegua Potaacutevel 1457 047

Observa-se que a dosagem de concreto em questatildeo possui relaccedilatildeo aacuteguacimento inferior agrave

050 conforme determina a ABNT NBR 8890 [9] para tubos destinados agrave redes de aacutegua pluvial Aleacutem

disso o traccedilo de concreto possui um teor de argamassa igual a 656 conforme meacutetodo do IPT

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 39

(1+teor de agregado miuacutedo por quilograma de cimento 1+ teor de agregado total por quilograma de

cimento) [3031]

O teor de argamassa utilizado eacute aproximadamente 20 superior ao teor em concretos

convencionais para garantir melhor acabamento superficial do tubo e o recobrimento adequado das

armaduras utilizadas para reforccedilo do elemento

Os concretos selecionados para anaacutelise foram o de referecircncia (sem aditivo) e contendo 3 e

5 de aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado sobre a massa de cimento Lotes de 25 L

foram produzidos em betoneira estacionaacuteria de 50 L eixo vertical e mistura forccedilada conforme

determina a ABNT NBR 12821 [58] O procedimento de mistura pode ser visto na Figura 16a

(a) (b) (c)

Figura 16 - Produccedilatildeo dos corpos de prova de concreto (a) mistura dos materiais na betoneira (b) preenchimento do

molde com 1 camada de concreto (c) aplicaccedilatildeo de energia com o soquete para compactaccedilatildeo do concreto

Imediatamente apoacutes a mistura do concreto foram moldados corpos de prova ciliacutendricos na

dimensatildeo de 100 mm de diacircmetro por 200 mm de altura A moldagem dos corpos de prova foi

realizada com o auxiacutelio de soquete metaacutelico dotado de guia para aplicaccedilatildeo de energia conforme

descreve a ABNT NBR 7182 [59]

O processo de moldagem dos corpos de prova estaacute apresentado nas Figura 16b e Figura 16c

Os corpos de prova foram desmoldados 24 h apoacutes a moldagem cobertos com lona plaacutestica e mantidos

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 40

no laboratoacuterio em condiccedilotildees de temperatura e umidade respectivamente de 23plusmn1 ordmC e 58plusmn2 de ateacute

a data de realizaccedilatildeo dos ensaios

62 Meacutetodos de ensaio para avaliaccedilatildeo de concretos

621 Resistecircncia agrave compressatildeo

O ensaio de resistecircncia agrave compressatildeo tem o intuito de verificar a influecircncia do uso do aditivo

na resistecircncia mecacircnica de concretos O ensaio foi realizado com 3 corpos de prova ciliacutendricos de

100 mm de diacircmetro e 200 mm de altura retificados nas idades de 1 3 e 28 dias Foi utilizada uma

prensa universal TONI PACT 3000 de 100 tf A velocidade de aplicaccedilatildeo de pressatildeo foi igual a 045

MPas seguindo as recomendaccedilotildees da ABNT NBR 5739 [60]

622 Absorccedilatildeo apoacutes imersatildeo e fervura e iacutendice de vazios

O ensaio tem o intuito de verificar a influecircncia do aditivo na porosidade acessiacutevel agrave aacutegua da

matriz Este foi realizado com 3 corpos de prova ciliacutendricos de 100 mm de diacircmetro e 200 mm de

altura para a idade de 28 dias seguindo a ABNT NBR 9778 [61]

Os corpos de prova foram imersos em aacutegua por 3 dias e sua massa saturada foi determinada

Entatildeo foram secos a 60 oC por 3 dias e sua massa seca foi medida A absorccedilatildeo de aacutegua foi calculada

pela diferenccedila entre a massa saturada e seca em valores porcentuais em relaccedilatildeo agrave massa seca

63 Resultados e discussatildeo

631 Resistecircncia agrave compressatildeo

A Tabela 12 resume os resultados meacutedios de resistecircncia agrave compressatildeo dos concretos com o

desvio padratildeo e anaacutelise de variacircncia ldquoAnovardquo de cada medida Observa-se clara influecircncia do aditivo

compensador de retraccedilatildeo no aumento de resistecircncia mecacircnica do concreto em relaccedilatildeo agrave referecircncia

A amostra com 5 de aditivo apresentou maior resistecircncia agrave compressatildeo em todas as idades

analisadas

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 41

A partir da anaacutelise da Tabela 12 em relaccedilatildeo agrave Anova com uma confiabilidade de 95 obteve-

se o valor de ldquoprdquo inferior a 005 (5) para as amostras nas idades de ensaio de 1 3 e 28 dias Assim

observa-se que a diferenccedila entre as amostras referecircncia com 30 de aditivo e com 50 de aditivo

satildeo estatisticamente significativas para as trecircs idades de ensaio analisadas

Tabela 12 - Resultados meacutedios de resistecircncia agrave compressatildeo nas diferentes idades

Amostra fcm1 (MPa) fcm3 (MPa) fcm28 (MPa)

Sem aditivo 119 plusmn 056 149 plusmn 015 181 plusmn 078

30 de aditivo 130 plusmn 040 187 plusmn 051 197 plusmn 064

50 de aditivo 140 plusmn 050 196 plusmn 035 209 plusmn 028

Anova 00057 00019 00306

p

Concretos produzidos com o aditivo apresentaram maiores resistecircncias agrave compressatildeo que o

concreto referecircncia em todas as idades analisadas Empregando 3 de aditivo a resistecircncia agrave

compressatildeo aumenta 92 255 e 88 nas idades de 1 3 e 28 dias respectivamente Concretos

produzidos com 5 do aditivo apresentaram valores de resistecircncia a compressatildeo 177 315 e 157

superiores ao concreto referecircncia nas idades de 1 3 e 28 dias respectivamente

Conforme observado nos resultados de calorimetria isoteacutermica o aditivo compensador de

retraccedilatildeo contribui para acelerar a cineacutetica de hidrataccedilatildeo do cimento o que eacute capaz de aumentar o

preenchimento dos poros da matriz cimentiacutecia Assim essa aceleraccedilatildeo contribui para aumentar a

velocidade de formaccedilatildeo e precipitaccedilatildeo de C-S-H na matriz Com isso o emprego do aditivo promove

aumento na resistecircncia agrave compressatildeo do concreto

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 42

632 Absorccedilatildeo apoacutes imersatildeo e fervura e iacutendice de vazios

Os resultados obtidos de absorccedilatildeo de aacutegua e iacutendice de vazios por imersatildeo e fervura para

concretos na idade de 28 dias estatildeo apresentados na Figura 17 com o desvio padratildeo de cada resultado

Concretos produzidos com 3 de aditivo apresentaram valores de absorccedilatildeo de aacutegua e iacutendice de vazios

51 e 67 inferiores em relaccedilatildeo agrave amostra sem aditivo Empregando 5 do aditivo a absorccedilatildeo de

aacutegua e iacutendice de vazios diminuiacuteram 80 e 90 respectivamente

Figura 17 - Resultados meacutedios de absorccedilatildeo de aacutegua e iacutendice de vazios por imersatildeo e fervura obtidos de amostras sem

aditivo com 3 de aditivo e 5 de aditivo

Os resultados do ensaio de absorccedilatildeo de aacutegua e iacutendice de vazios por imersatildeo e fervura estatildeo

de acordo com o observado nos resultados de calorimetria isoteacutermica e resistecircncias agrave compressatildeo

pois o uso do aditivo promove o preenchimento dos poros de elementos cimentiacutecios

64 Conclusotildees do capiacutetulo

Neste capiacutetulo foram analisadas amostras de concreto produzidas em laboratoacuterio para os

ensaios de resistecircncia agrave compressatildeo e absorccedilatildeo de aacutegua apoacutes imersatildeo e fervura e iacutendice de vazios As

amostras de concreto analisadas foram as contendo 3 e 5 de aditivo de oacutexido de caacutelcio

supercalcinado comparadas em relaccedilatildeo agrave amostra sem aditivo

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 43

Concretos produzidos com 3 de aditivo apresentaram ganho de resistecircncia agrave compressatildeo de

92 255 e 88 nas idades de 1 3 e 28 dias respectivamente A amostra com 5 de aditivo

apresentou aumento de valores de resistecircncia agrave compressatildeo de 177 315 e 157 nas idades de 1 3

e 28 dias respectivamente em relaccedilatildeo agrave amostra sem aditivo

A anaacutelise ldquoAnovardquo foi aplicada entre as amostras e comprovou a significacircncia dos resultados

para as trecircs idades de ensaio analisadas

Os resultados obtidos a partir do ensaio de absorccedilatildeo de aacutegua e iacutendice de vazios por imersatildeo e

fervura apresentam valores menores para as amostras com o aditivo em relaccedilatildeo agrave amostra sem

aditivo Entretanto os resultados obtidos natildeo possuem diferenccedila significativa entre as amostras

analisadas o que prejudica a anaacutelise da influecircncia do aditivo nas propriedades fiacutesicas do concreto

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 44

7 Produccedilatildeo de tubos de concreto

Neste capiacutetulo eacute apresentado o processo de produccedilatildeo de tubos de concreto com o objetivo de

analisar a influecircncia do aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado nas propriedades fiacutesicas e

mecacircnicas desses elementos Os resultados do estudo compreendem tubos utilizados em redes de

aacutegua pluviais e esgoto sanitaacuterio Para tal satildeo analisados e discutidos os ensaios de compressatildeo

diametral e absorccedilatildeo de aacutegua por imersatildeo e fervura

71 Composiccedilatildeo de tubos de concreto

Os materiais aplicados nessa parte da campanha experimental estatildeo descritos na Tabela 2 e

no item 31 A dosagem utilizada para a produccedilatildeo de tubos de concreto foi fornecida pela empresa

Fermix Tubos para fabricar tubos tipo PA-2 com reforccedilo de armadura metaacutelica conforme descrito na

Tabela 11 e no item 61 Optou-se pela produccedilatildeo dessa categoria de tubos pois satildeo amplamente

utilizados no Brasil

Para a produccedilatildeo de tubos de concreto foram usadas as dosagens de amostras sem aditivo e

com 3 e 5 de aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado Assim foram produzidas trecircs

misturas diferentes conforme a amostra com trecircs tubos de concreto para cada amostra

72 Descriccedilatildeo dos tubos

Os tubos de concreto produzidos nesse estudo tinham diacircmetro nominal de 1000 mm como

ilustra a Figura 18 O diacircmetro nominal de 1000 mm foi selecionado com o objetivo de facilitar o

processo de produccedilatildeo uma vez que a faacutebrica manteacutem o conjunto de peccedilas e de armaduras disponiacuteveis

para este diacircmetro devido sua ampla utilizaccedilatildeo O volume estimado de cada tubo de concreto eacute de

05292 m3

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 45

Figura 18 - Principais dimensotildees (em mm) de tubos de concreto PA2 produzidos

Estudos com tubos de concreto com diacircmetro nominal de 1000 mm satildeo encontrados na

bibliografia [3] Os tubos satildeo classificados como PA2 a partir da classe de resistecircncia destinados

para atender o transporte de aacuteguas pluviais conforme a norma ABNT NBR 8890 [9] O reforccedilo

estrutural com armadura foi idecircntico para todos os tubos produzidos conforme o modelo padratildeo da

faacutebrica para tubos PA2 A composiccedilatildeo deste reforccedilo foi determinada conforme a ABNT NBR 8890

[9]

Aleacutem disso para manter o padratildeo de produccedilatildeo os tubos foram moldados a partir do

procedimento de produccedilatildeo da faacutebrica Dessa forma os materiais foram provenientes da mesma fonte

os tubos foram moldados no mesmo dia de forma subsequente e a partir dos mesmos equipamentos

e matildeo de obra Os materiais e dosagens empregados satildeo conforme o descrito no item 61

73 Processo de produccedilatildeo de tubos de concreto

Em primeiro lugar o accedilo foi cortado e a armadura foi previamente montada na Fermix Tubos

por uma equipe especializada Posteriormente a armadura foi fixada no interior do molde do tubo de

concreto com o auxiacutelio de um anel como mostra a Figura 19a Em seguida o conjunto (molde e

armadura) foi transportado para o interior da maacutequina de vibro-compressatildeo com o auxiacutelio do sistema

de pontes rolantes como apresenta a Figura 19b

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 46

(a) (b)

Figura 19 - Montagem do conjunto molde e armadura para fabricaccedilatildeo de tubos de concreto (a) fixaccedilatildeo da armadura no

molde (b) transporte do conjunto para a maacutequina de vibro-compressatildeo

Apoacutes o posicionamento correto do molde foi iniciada a produccedilatildeo de concreto Para tal foi

utilizada a maacutequina disponiacutevel na faacutebrica do modelo VRF e marca Menegotti A primeira etapa do

processo automaacutetico de produccedilatildeo do concreto consiste no lanccedilamento do cimento no misturador

como mostra a Figura 20

Figura 20 - Lanccedilamento do cimento no misturador para a produccedilatildeo do concreto para tubos

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 47

A segunda etapa do processo consiste no lanccedilamento de agregados no misturador a partir da

esteira como apresenta a Figura 21a O processo de mistura dos materiais foi de 150 s para a

produccedilatildeo de 1 m3 de concreto Previamente o aditivo compensador de retraccedilatildeo foi pesado

manualmente a partir de balanccedila eletrocircnica portaacutetil e foi colocado no misturador por um operador

no iniacutecio da mistura como mostra a Figura 21b

(a) (b)

Figura 21 - Processo de produccedilatildeo do concreto para tubos (a) transporte de agregados na esteira (b) lanccedilamento direto

do aditivo no misturador

Em seguida o concreto foi lanccedilado diretamente no equipamento de vibro-compressatildeo a partir

de esteiras automaacuteticas como apresenta a Figura 22a Por fim o procedimento de compactaccedilatildeo da

ponta do tubo de concreto apoacutes o preenchimento total do molde foi realizado a partir de anel

giratoacuterio Apoacutes a compactaccedilatildeo do concreto o conjunto (tubo de concreto no interior do molde) foi

imediatamente transportado para o piso para a retirada do molde com o auxiacutelio do sistema de pontes

rolantes como mostram as Figura 22b e Figura 22c

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 48

(a) (b) (c)

Figura 22 - Processo de moldagem do tubo de concreto (a) lanccedilamento do concreto no molde metaacutelico (b) e (c)

retirada do molde do tubo

Observou-se que durante o processo de produccedilatildeo dos tubos com 3 de aditivo a consistecircncia

do concreto desses tubos foi similar em relaccedilatildeo aos tubos sem aditivo Por outro lado observou-se

que o processo de produccedilatildeo dos tubos com 5 de aditivo apresentou um concreto mais consistente

durante a moldagem em relaccedilatildeo ao tubo de referecircncia

Dessa forma foi possiacutevel a moldagem de todos os tubos sem a adiccedilatildeo de aacutegua em relaccedilatildeo agrave

dosagem prevista O uso da mesma dosagem para todos os tubos permite comparar de forma efetiva

o efeito do aditivo nas amostras em questatildeo

Apoacutes a retirada dos moldes os tubos receberam acabamento final realizado por um operador

com o uso de desempenadeira e broxa plaacutesticas como mostra a Figura 23a Assim o tubo de concreto

foi coberto com lona plaacutestica por dois dias para evitar a perda de aacutegua como mostra a Figura 23b

Os tubos foram mantidos em local coberto e expostos ao ar ateacute a realizaccedilatildeo dos ensaios

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 49

(a) (b)

Figura 23 - Produccedilatildeo de tubos de concreto (a) acabamento final com auxiacutelio de desempenadeira e (b) cobertura do tubo

com lona plaacutestica apoacutes o acabamento

74 Meacutetodos

741 Compressatildeo diametral

A anaacutelise de compressatildeo diametral permite determinar a influecircncia do aditivo nas

propriedades mecacircnicas dos tubos de concreto de acordo com a ABNT NBR 8890 [9] O ensaio de

compressatildeo diametral foi realizado na Fermix Tubos a partir do meacutetodo de trecircs cutelos com a maacutequina

da marca Kratus e com ceacutelula de carga de 60 ton A velocidade de aplicaccedilatildeo de carga durante o ensaio

foi igual a 20 kNmin como recomenda a ABNT NBR 8890 [9]

Neste meacutetodo de ensaio o tubo de concreto foi apoiado em dois cutelos de madeira inferiores

separados em 20 cm e um cutelo de madeira superior centralizado acoplado ao equipamento

articulado O deslocamento vertical foi medido no ensaio conforme o deslocamento do pistatildeo como

mostra a Figura 24a e Figura 24b

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 50

(a) (b)

Figura 24 - Ensaio de compressatildeo diametral para tubo de concreto (a) tubo posicionado na maacutequina de ensaio com

painel de controle e (b) destaque para o apoio de trecircs cutelos

742 Absorccedilatildeo apoacutes imersatildeo e fervura e iacutendice de vazios

A influecircncia do aditivo nos tubos de concreto foi determinada conforme a ABNT NBR 9778

[61] Para tal foram extraiacutedos 3 testemunhos de cada conjunto de tubos de concreto em torno de 1

kg cada como determina a ABNT NBR 8890 [9] Os corpos de prova foram analisados em relaccedilatildeo agrave

absorccedilatildeo de aacutegua e iacutendice de vazios apoacutes saturaccedilatildeo e fervura conforme descrito no item 622

75 Resultados

751 Compressatildeo diametral

A Figura 25a apresenta os resultados de compressatildeo diametral individuais de trecircs tubos de

concreto para a amostra sem aditivo Observa-se que os trecircs tubos apresentaram comportamento

diferente ao longo de todo deslocamento principalmente os tubos ldquosem aditivo 2rdquo e ldquosem aditivo 3rdquo

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 51

(a)

(b)

(c)

Figura 25 - Resultados de compressatildeo diametral de trecircs tubos de concreto (a) amostra sem aditivo (b) amostra com 3

de aditivo e (c) amostra com 5 de aditivo

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 52

Aleacutem disso nota-se na Figura 25a que apoacutes a carga de pico os tubos apresentaram reduccedilatildeo

na capacidade de resistecircncia ateacute o deslocamento de 75 mm aproximadamente Esse fato ocorre

devido o posicionamento central da armadura metaacutelica em relaccedilatildeo agrave espessura do tubo sendo

necessaacuterio que ocorra um niacutevel de abertura inicial de fissura para solicitar a armadura [4]

A Figura 25b mostra os resultados de compressatildeo diametral individuais de trecircs tubos de

concreto para a amostra com 3 de aditivo Nota-se que apoacutes a carga de pico os tubos apresentaram

reduccedilatildeo na capacidade de resistecircncia ateacute o deslocamento de 100 mm aproximadamente Assim

observa-se que a amostra com 3 de aditivo apresentou carga de pico para um deslocamento maior

em relaccedilatildeo agrave amostra sem aditivo

A Figura 25c apresenta os resultados de compressatildeo diametral individuais de trecircs tubos de

concreto para a amostra com 5 de aditivo Observa-se que apoacutes a carga de pico os tubos

apresentaram reduccedilatildeo na capacidade de resistecircncia ateacute o deslocamento aproximadamente de 100

mm Assim nota-se que a amostra com 5 de aditivo apresentou carga de pico para um deslocamento

maior em relaccedilatildeo agrave amostra sem aditivo

A Figura 26 mostra as curvas tiacutepicas das amostras de tubo sem aditivo com 3 e 5 de

aditivo conforme o ensaio de compressatildeo diametral A curva tiacutepica selecionada para cada amostra

foi a respectiva curva que apresentou comportamento intermediaacuterio entre os trecircs tubos ensaiados por

amostra Nota-se que as amostras de tubos com 3 de aditivo e 5 de aditivo apresentaram valores

de carga maiores em relaccedilatildeo ao tubo de concreto sem aditivo

Figura 26 - Comparaccedilatildeo de resultados de compressatildeo diametral de trecircs tubos de concreto entre as amostras sem aditivo

com 3 de aditivo e 5 de aditivo

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 53

Na Figura 26 observa-se que na regiatildeo de deslocamento entre 50 e 100 mm a carga de pico

foi maior para as amostras com aditivo com 3 e 5 de aditivo Tal fato ocorre porque esta regiatildeo

do graacutefico refere-se ao comportamento do concreto poacutes-fissuraccedilatildeo que foi alterado entre as amostras

a partir do uso de aditivos baseados em oacutexido de caacutelcio supercalcinado [4]

A Tabela 13 apresenta os valores de cargas de fissura obtidos a partir do ensaio de compressatildeo

diametral para cada amostra Observa-se que os tubos de concretos com 3 e 5 de aditivo

apresentaram crescimento de valores maacuteximos de cargas de fissura respectivamente de 293 e 260

em relaccedilatildeo ao concreto sem aditivo Aleacutem disso os tubos de concreto com 3 e 5 de aditivo

apresentaram valores superiores de cargas de fissura em relaccedilatildeo ao valor miacutenimo de 60 kNm

estabelecido na ABNT NBR 8890 [9] para o tipo de tubo em questatildeo

Tabela 13 - Resultados de carga de fissura a partir do ensaio de compressatildeo diametral

Amostra de

tubo

Carga de fissura

(kNm)

Carga de fissura

maacutexima (kNm)

Valor meacutedio (kNm)

(Desvio Padratildeo)

Coeficiente de

variaccedilatildeo ()

Sem aditivo

513

593 551 (402) 729 547

593

3 aditivo

660

767 696 (615) 885 767

660

5 aditivo

681

747 702 (385) 548 747

680

A Tabela 14 mostra os valores de cargas de ruptura obtidos no ensaio de compressatildeo diametral

para cada amostra Nota-se que os concretos com 3 e 5 de aditivo apresentaram respectivamente

valores maacuteximos de cargas de ruptura maiores de 138 e 58 em relaccedilatildeo ao concreto sem aditivo

Ainda as trecircs amostras apresentaram apenas um resultado de cada tubo ensaiado que apresentou

carga de ruptura maior que o limite de 90 kNm estabelecido na ABNT NBR 8890 [9]

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 54

Tabela 14 - Resultados de carga de ruptura a partir do ensaio de compressatildeo diametral

Amostra de

tubo

Carga de ruptura

(kNm)

Carga de ruptura

maacutexima (kNm)

Valor meacutedio (kNm)

(Desvio Padratildeo)

Coeficiente de

variaccedilatildeo ()

Sem aditivo

807

920 858 (575) 671 847

920

3 aditivo

887

1047 916 (1193) 1303 1047

813

5 aditivo

873

973 891 (749) 841 973

827

Conforme a bibliografia [34] nota-se que o ensaio de compressatildeo diametral pode apresentar

coeficientes de variaccedilatildeo consideraacuteveis entre os corpos de prova da mesma amostra como observado

em estudos de tubos de concreto reforccedilados com armaduras e fibras metaacutelicas

Em siacutentese tubos de concreto com o aditivo apresentaram maiores resistecircncias agraves cargas de

fissura e de ruptura no ensaio de compressatildeo diametral em relaccedilatildeo aos tubos sem aditivo Tal fato eacute

observado principalmente nos resultados de carga de fissura e na respectiva regiatildeo do graacutefico pois

esses valores estatildeo relacionados ao desempenho do concreto sem influecircncia da armadura

Assim como observado nos concretos produzidos em laboratoacuterio o aditivo baseado em oacutexido

de caacutelcio supercalcinado gerou aumento de resistecircncia nos tubos de concreto Tal fato contribui para

preencher os poros da matriz cimentiacutecia e promove o aumento da velocidade de formaccedilatildeo e

precipitaccedilatildeo de C-S-H na matriz Com isso eacute possiacutevel concluir que o emprego do aditivo promove

aumento de resistecircncia do concreto

752 Absorccedilatildeo apoacutes imersatildeo e fervura e iacutendice de vazios

Os resultados obtidos a partir dos ensaios de absorccedilatildeo de aacutegua e iacutendice de vazios por imersatildeo

e fervura para corpos de provas preparados a partir de testemunhos extraiacutedos de tubos de concreto

estatildeo apresentados na Figura 27 Concretos produzidos com 3 de aditivo apresentaram valores

menores de absorccedilatildeo de aacutegua e iacutendice de vazios de 068 e 076 respectivamente em relaccedilatildeo agrave

amostra sem aditivo O emprego de 5 do aditivo em tubos resultou na diminuiccedilatildeo da absorccedilatildeo de

aacutegua e iacutendice de vazios de 818 e 718 respectivamente

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 55

Figura 27 - Resultados meacutedios de absorccedilatildeo de aacutegua e iacutendice de vazios por imersatildeo e fervura de amostras de tubos de

concreto sem aditivo com 3 de aditivo e 5 de aditivo

Nota-se que as amostras extraiacutedas dos tubos com aditivo apresentaram menor absorccedilatildeo de

aacutegua e iacutendice de vazios em relaccedilatildeo a amostra sem aditivo Tambeacutem a diminuiccedilatildeo da absorccedilatildeo de

aacutegua e iacutendice de vazios gerada pelo uso do aditivo foi observada nos concretos produzidos em

laboratoacuterio uma vez que a aplicaccedilatildeo do aditivo promove o preenchimento dos poros de matrizes

cimentiacutecios Assim os resultados do ensaio estatildeo conforme o observado nos resultados de

calorimetria isoteacutermica e os ensaios realizados nos concretos produzidos em laboratoacuterio

Todavia estes resultados natildeo apresentaram diferenccedila expressiva o que dificulta a anaacutelise da

influecircncia do aditivo nesta propriedade Todas as amostras estatildeo conforme o limite de absorccedilatildeo de

8 determinado pela ABNT NBR 8890 [9]

76 Conclusotildees do capiacutetulo

Neste capiacutetulo foram avaliados os tubos de concreto produzidos com a amostra sem aditivo

e as amostras com 3 e 5 de aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado O estudo analisou

trecircs resultados do ensaio de compressatildeo diametral por amostra A partir dessas amostras foram

extraiacutedos corpos de prova para realizar o ensaio de absorccedilatildeo apoacutes imersatildeo e fervura e iacutendice de vazios

Os resultados obtidos no ensaio de compressatildeo diametral apresentaram comportamento similar ao

longo de todo deslocamento para cada amostra

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 56

A partir dos resultados graacuteficos do ensaio de compressatildeo diametral observa-se que apoacutes a

carga de pico as amostras sem aditivo apresentaram reduccedilatildeo na capacidade de resistecircncia ateacute o

deslocamento aproximadamente de 75 mm Por outro lado as amostras com 3 e 5 de aditivo

apresentaram reduccedilatildeo na capacidade de resistecircncia ateacute o deslocamento aproximadamente de 100

mm Assim nota-se que as amostras com aditivo apresentaram carga de pico para um deslocamento

maior em relaccedilatildeo agrave amostra sem aditivo

Aleacutem disso nos resultados graacuteficos do ensaio nota-se na regiatildeo de deslocamento entre 50 e

100 mm que a carga de pico foi significativamente maior para as amostras com aditivo com 3 e 5

de aditivo em relaccedilatildeo agrave amostra referecircncia Esta regiatildeo do graacutefico refere-se ao comportamento de

poacutes-fissuraccedilatildeo do concreto o que mostra a influecircncia do aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio

supercalcinado no comportamento de tubos de concreto [4]

A partir dos valores obtidos no ensaio de compressatildeo diametral nota-se que as amostras com

3 e 5 de aditivo apresentaram valores maacuteximos de cargas de fissura maiores respectivamente em

relaccedilatildeo ao concreto sem aditivo de 293 e 260 Ademais as amostras com o aditivo possuem

valores superiores de cargas de fissura conforme determina a ABNT NBR 8890 [9] para tubos PA2

Em relaccedilatildeo aos resultados obtidos a partir dos ensaios de absorccedilatildeo de aacutegua e iacutendice de vazios por

imersatildeo e fervura nota-se que as amostras com aditivo apresentaram valores menores em relaccedilatildeo agrave

amostra sem aditivo Contudo os resultados obtidos no ensaio natildeo apresentaram diferenccedila relevante

entre as amostras o que impede a anaacutelise da influecircncia do aditivo nas propriedades fiacutesicas de tubos

de concreto

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 57

8 Procedimento de fabricaccedilatildeo cura e utilizaccedilatildeo de tubos de concreto com

oacutexido de caacutelcio supercalcinado

Para a produccedilatildeo de tubos de concreto eacute fundamental selecionar materiais adequados

conforme ensaios de laboratoacuterio para a caracterizaccedilatildeo dos materiais e normas teacutecnicas pertinentes

Dessa forma com o desenvolvimento da tecnologia dos materiais aleacutem da aplicaccedilatildeo de materiais

convencionais para a produccedilatildeo de concreto satildeo aplicados adiccedilotildees e aditivos

A norma ABNT NBR 11768-1 [17] determina a anaacutelise de requisitos gerais para aditivos

usuais no Brasil Desse modo a norma relaciona a propriedade do aditivo com os respectivos meacutetodos

de ensaio e requisitos Em relaccedilatildeo ao aditivo composto por oacutexido de caacutelcio supercalcinado eacute

pertinente analisar as propriedades de homogeneidade do material e a uniformidade de sua cor Ainda

os requisitos especiacuteficos para aditivos compensadores de retraccedilatildeo satildeo determinados na ABNT NBR

11768-1 [17] conforme a caracterizaccedilatildeo de aditivos com aspecto de poacute

Eacute fundamental compor a amostragem de aditivos em poacute Para aditivos comercializados em

recipientes como tambores e contecircineres eacute necessaacuterio destacar nestes as respectivas identificaccedilotildees e

informaccedilotildees do aditivo Por outro lado para aditivos comercializados a granel eacute fundamental a

transmissatildeo das identificaccedilotildees e informaccedilotildees no momento do despacho

Aleacutem disso a norma ABNT NBR 8890 [9] determina que aditivos para concreto de tubos

devem ser armazenados em locais apropriados Assim estes locais devem proteger os aditivos de

intempeacuteries umidade e calor e eacute necessaacuterio respeitar o prazo de validade desses materiais

Apoacutes a seleccedilatildeo dos materiais eacute necessaacuterio realizar a dosagem do concreto Para tal satildeo

determinadas as proporccedilotildees de materiais mais adequadas Neste estudo a dosagem de concreto

aplicada foi a usual da faacutebrica para produccedilatildeo de tubos PA2 Vale ressaltar que o aditivo eacute adicionado

ou seja natildeo eacute necessaacuteria a substituiccedilatildeo parcial sobre a massa de cimento ou agregado miuacutedo o que

facilita a dosagem de concreto

Propotildeem-se que o estudo de dosagem contemple a umidade oacutetima do concreto com o aditivo

Desse modo a partir da umidade oacutetima eacute possiacutevel obter a quantidade de aacutegua adequada para a

consistecircncia ideal do concreto o que permite melhor desempenho do tubo No estudo realizado a

quantidade de aacutegua foi a mesma para todas as amostras com o objetivo de comparar as amostras a

partir da uacutenica variaacutevel de uso do aditivo

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 58

Para a produccedilatildeo de tubos de concreto armado eacute necessaacuteria a montagem preacutevia do reforccedilo de

accedilo o que usualmente eacute produzido na proacutepria faacutebrica de tubos como mostra a Figura 28a Apoacutes a

produccedilatildeo do reforccedilo de accedilo eacute necessaacuterio posicionaacute-lo no interior do molde o que possibilita o

transporte do conjunto para o interior da maacutequina de vibraccedilatildeo conforme a Figura 28b Deve-se

posicionar a armadura para que o seu cobrimento miacutenimo no tubo seja respeitado

(a) (b)

Figura 28 - Etapas preacutevias para a produccedilatildeo de tubos de concreto (a) montagem do reforccedilo de accedilo (b) fixaccedilatildeo do

reforccedilo de accedilo no molde

No estudo em questatildeo foi realizada a produccedilatildeo de tubos de concreto PA2 com o aditivo

baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado Para tal o processo de produccedilatildeo do concreto foi realizado

a partir da mistura automaacutetica dos materiais no misturador conforme o padratildeo da faacutebrica Durante a

mistura do concreto o aditivo anteriormente pesado de forma manual foi colocado no misturador por

um operador como mostra a Figura 29

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 59

Figura 29 - Lanccedilamento manual do aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado no misturador para a produccedilatildeo de tubos de

concreto

Contudo para uma operaccedilatildeo em larga escala este meacutetodo de produccedilatildeo pode causar erros e

atrasar o processo de produccedilatildeo principalmente devido ao trabalho manual Dessa forma propotildee-se

que o aditivo seja armazenado e dosado de acordo com o procedimento usual do cimento aplicado na

fabricaccedilatildeo de tubos de concreto uma vez que ambos os materiais possuem aspecto de poacute

Eacute proposto na literatura que o cimento utilizado na produccedilatildeo de tubos de concreto deve ser

armazenado em silos metaacutelicos a granel o que facilita a dosagem por massa Ainda recomenda-se

realizar a dosagem gravitacional bem como posicionar o dosador gravitacional sobre o misturador

a fim de garantir a descarga integral dos materiais conforme a Figura 30 [29]

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 60

Figura 30 - Silo de cimento gravitacional posicionado sobre o misturador para a fabricaccedilatildeo de tubos de concreto

No caso da impossibilidade de utilizar o misturador por gravidade eacute recomendado aplicar

transportadores helicoidais Sobretudo para plantas nas quais o silo de cimento estaacute posicionado em

niacutevel diferente do misturador [29]

Em seguida a mistura do concreto este eacute lanccedilado diretamente no molde previamente acoplado

na maacutequina de vibraccedilatildeo O modo de lanccedilamento depende do layout especiacutefico da faacutebrica como eacute

funccedilatildeo do nuacutemero de moldes que recebem o concreto e tipo de misturador Este transporte entre a

unidade dosadora e o local do sistema produtivo pode ser realizado por vagonetas skip ou esteiras

transportadoras A partir da fabricaccedilatildeo de tubos de concreto com aditivo observou-se que o transporte

deste concreto ateacute o molde deve ser realizado conforme o procedimento usual da faacutebrica a partir do

uso de esteiras rolantes como mostra a Figura 31

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 61

Figura 31 - Transporte do concreto do misturador para o molde na maacutequina de vibro-compressatildeo a partir do uso de

esteiras rolantes

Posteriormente a moldagem do tubo estes devem ser retirados da maacutequina e posicionados na

aacuterea destinada para a cura na posiccedilatildeo vertical como determina a ABNT NBR 8890 [9] Apoacutes a cura

os tubos devem ser transportados para a aacuterea de estocagem Este processo natildeo difere para os tubos

produzidos com o aditivo

A cura por proteccedilatildeo superficial eacute a cura inicial usualmente aplicada para tubos de concreto

A partir da produccedilatildeo de tubos de concreto com o aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado

produzidos neste estudo observou-se que o procedimento convencional de cura pode ser aplicado

para tubos com aditivo conforme a Figura 32 Assim o procedimento convencional de acabamento

das superfiacutecies internas e externas pode ser aplicado para os tubos produzidos com aditivo

Figura 32 - Processo de cura de tubos de concreto com cobertura de lona plaacutestica apoacutes o acabamento

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 62

81 Conclusotildees do capiacutetulo

Neste capiacutetulo foi analisado o procedimento de fabricaccedilatildeo cura e utilizaccedilatildeo de tubos de

concreto com oacutexido de caacutelcio supercalcinado a partir de estudos e normas teacutecnicas pertinentes assim

como as observaccedilotildees realizadas durante a produccedilatildeo de tubos de concreto com o aditivo na faacutebrica

As normas ABNT NBR 11768-1 [17] e ABNT NBR 8890 [9] especificam diretrizes para a

anaacutelise amostragem e armazenamento de aditivos com aspecto de poacute Esses requisitos devem ser

aplicados para o uso do aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado para a produccedilatildeo de tubos de

concreto

A dosagem de concreto utilizada no estudo foi a usual da faacutebrica para produccedilatildeo de tubos PA2

para o concreto sem o aditivo Para amostras com 3 e 5 de aditivo de oacutexido de caacutelcio

supercalcinado a dosagem de concreto natildeo sofreu alteraccedilotildees da quantidade de aacutegua ou substituiccedilatildeo

parcial de outros materiais

Do mesmo modo o reforccedilo de accedilo foi o habitual da faacutebrica para produccedilatildeo de tubos PA2 para

as amostras sem aditivo e com o aditivo Com o conjunto do reforccedilo de accedilo posicionado no molde no

interior da maacutequina de vibraccedilatildeo foi possiacutevel iniciar a mistura do concreto A produccedilatildeo das amostras

com o aditivo difere em relaccedilatildeo a inclusatildeo do aditivo de maneira manual Para tal o aditivo foi pesado

em balanccedila e colocado no misturador por um operador

Incluir uma etapa manual no processo de produccedilatildeo de tubos pode ser inviaacutevel para uma

operaccedilatildeo em larga escala Assim propotildee-se que o aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado seja

armazenado e dosado conforme o procedimento atual da faacutebrica aplicado para o cimento Os demais

processos de produccedilatildeo dos tubos cura e armazenamentos natildeo apresentaram diferenccedilas para os tubos

com o aditivo

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 63

9 Conclusotildees

A massa especiacutefica do aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado estaacute de acordo com estudos

anteriores [6] e conforme os paracircmetros da ABNT NBR 11768-1 [17] O aditivo apresentou

composiccedilatildeo mineraloacutegica conforme as diretrizes da ABNT NBR 11768-1 [17]

A inclusatildeo do aditivo em pasta cimentiacutecia acelera a cineacutetica de reaccedilotildees de hidrataccedilatildeo do

cimento uma vez que o aditivo eacute capaz de gerar aumento da concentraccedilatildeo do iacuteon Ca2+ que acelera o

periacuteodo de induccedilatildeo

O aditivo natildeo alterou de forma expressiva a composiccedilatildeo mineraloacutegica de pastas cimentiacutecias

Contudo observou-se maior presenccedila de hidroacutexido de caacutelcio e C-S-H nas amostras com o aditivo A

amostra com 5 de aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado foi caracterizada conforme a

determinaccedilatildeo da ABNT NBR 11768-1 [17] para aditivos compensadores de retraccedilatildeo tipo G

Concretos produzidos em laboratoacuterio com o aditivo apresentaram aumento de resistecircncia agrave

compressatildeo conforme o observou-se o aumento da velocidade de formaccedilatildeo e precipitaccedilatildeo de C-S-H

na matriz Todavia a anaacutelise das propriedades fiacutesicas de concretos natildeo apresentaram diferenccedilas

expressivas

O uso do aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado influenciou as propriedades

mecacircnicas de tubos de concreto principalmente em relaccedilatildeo agrave poacutes-fissuraccedilatildeo As amostras de tubo

com o aditivo apresentaram incremento de resistecircncia sobretudo em relaccedilatildeo agrave carga de fissura A

anaacutelise fiacutesica de tubos apresentou resultados similares

As observaccedilotildees durante o processo de fabricaccedilatildeo de tubos de concreto com o aditivo de oacutexido

de caacutelcio supercalcinado mostraram que o uso do aditivo alterou a etapa de mistura do concreto Deste

modo com base na literatura propotildee-se a adequaccedilatildeo da faacutebrica para armazenar e dosar o aditivo em

poacute conforme a praacutetica usual da induacutestria para o cimento Esta adequaccedilatildeo eacute capaz de tornar o processo

eficiente em larga escala e com poucas alteraccedilotildees na planta e no processo da faacutebrica

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 64

91 Aplicabilidade da pesquisa e sugestotildees para pesquisas futuras

Os resultados obtidos nesse projeto de pesquisa natildeo podem ser extrapolados para toda e

qualquer aplicaccedilatildeo de aditivos baseados em oacutexido de caacutelcio supercalcinado e nem para qualquer

dosagem e reforccedilo de tubo de concreto Desse modo estudos direcionados devem ser realizados para

garantir a aplicaccedilatildeo dos resultados em situaccedilotildees especiacuteficas

Para a realizaccedilatildeo de estudos futuros que relacionam a aplicaccedilatildeo do aditivo baseado em oacutexido

de caacutelcio supercalcinado com concretos de consistecircncia seca os seguintes temas satildeo sugeridos

bull Comparaccedilatildeo desses resultados com os obtidos por meio da produccedilatildeo de tubos de concreto de

pequeno diacircmetro sem o reforccedilo de armadura

bull Produccedilatildeo de elementos de concreto com consistecircncia seca a fim de avaliar o efeito do aditivo

baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado na variaccedilatildeo dimensional como o procedimento da

norma ASTM C 1581 [62]

bull Comparaccedilatildeo da durabilidade de tubos de concreto produzidos com e sem o aditivo baseado em

oacutexido de caacutelcio supercalcinado

Comparaccedilatildeo desses resultados com os obtidos por meio da produccedilatildeo de tubos de concreto

com estudo em laboratoacuterio do teor oacutetimo de aacutegua para os concretos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 65

10 Publicaccedilotildees

O projeto em questatildeo resultou em uma publicaccedilatildeo de artigo em congresso nacional e um

depoacutesito de pedido de patente respectivamente conforme as referecircncias

OLIVEIRA C U POLIZEL M M SILVA C O QUARCIONI V A SALVADOR R

P Aplicaccedilatildeo de aditivos compensadores de retraccedilatildeo em concretos de consistecircncia seca 62deg

Congresso Brasileiro do Concreto Evento virtual IBRACON 2020

OLIVEIRA C U SILVA C O V A SALVADOR R P VANETTI R GIMENEZ A

B Produccedilatildeo de tubos de concreto com a adiccedilatildeo de aditivo compensador de retraccedilatildeo composto por

oacutexido de caacutelcio supercalcinado BR n 20 2020 019004 6 Depositantes SALVADOR R P

CHIMICA EDILE DO BRASIL LTDA e FERMIX INDUacuteSTRIA E COMEacuteRCIO LTDA Depoacutesito

23 set 2020

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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de

caacutelcio supercalcinado 66

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