Leonardo Machado de Machado - UFSM
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UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA MARIA
CENTRO DE TECNOLOGIA
CURSO DE ENGENHARIA CIVIL
Leonardo Machado de Machado
INFLUÊNCIA DA SUBSTITUIÇÃO PARCIAL DE AGREGADOS
MIÚDOS NATURAIS POR AGREGADOS MIÚDOS RECICLADOS DE
ORIGEM CERÂMICA NA TRABALHABILIDADE, ABSORÇÃO E
RESISTÊNCIA DO CONCRETO
Santa Maria, RS 2018
Leonardo Machado de Machado
INFLUÊNCIA DA SUBSTITUIÇÃO PARCIAL DE AGREGADOS MIÚDOS
NATURAIS POR AGREGADOS MIÚDOS RECICLADOS DE ORIGEM CERÂMICA
NA TRABALHABILIDADE, ABSORÇÃO E RESISTÊNCIA DO CONCRETO
Trabalho de Conclusão de Curso apresentado ao
Curso de Engenharia Civil da Universidade Federal
de Santa Maria (UFSM, RS), como requisito parcial
para obtenção do título de Engenheiro Civil.
Orientador: Prof. Dr. André Lubeck
Santa Maria, RS
2018
Leonardo Machado de Machado
INFLUÊNCIA DA SUBSTITUIÇÃO PARCIAL DE AGREGADOS MIÚDOS
NATURAIS POR AGREGADOS MIÚDOS RECICLADOS DE ORIGEM CERÂMICA
NA TRABALHABILIDADE, ABSORÇÃO E RESISTÊNCIA DO CONCRETO
Trabalho de Conclusão de Curso apresentado ao
Curso de Engenharia Civil da Universidade Federal
de Santa Maria (UFSM, RS), como requisito parcial
para obtenção do título de Engenheiro Civil.
Aprovado em 11 de julho de 2018:
André Lubeck, Prof. Dr. (UFSM)
(Presidente/Orientador)
Erich David Rodríguez Martínez, Prof. Dr. (UFSM)
Eng. Marina Munaretto Copetti (UFSM)
Santa Maria, RS
2018
AGRADECIMENTOS
A realização deste trabalho só foi possível, principalmente, pelo auxílio,
compreensão e ajuda de várias pessoas. Agradeço a todos que contribuíram para a
conclusão deste estudo, em especial, agradeço:
- ao meu orientador André Lubeck, por dividir conhecimentos, pela
disponibilidade e paciência.
- aos meus pais Aldemir Martins Machado e Jaqueline Machado pelo incentivo
e apoio em todos os momentos, por acreditaram em minha capacidade e me
propiciarem totais condições de crescer profissionalmente e pessoalmente.
- à minha namorada Manuela Seabra Tagliari, que esteve comigo durante todo
o período do curso, pelo apoio incondicional e por me escutar nos momentos difíceis
dessa caminhada.
- aos meus colegas de faculdade pela amizade durante o período do curso, em
especial, ao meu colega e amigo Arthur Pereira Rodrigues, pela grande colaboração
na confecção dos concretos produzidos neste estudo.
- aos responsáveis técnicos do LMCC (Laboratório de Materiais de Construção
Civil), da Universidade Federal de Santa Maria, pela ajuda na realização dos ensaios
da pesquisa.
Enfim a todos àqueles de fizeram parte dessa jornada e que foram essenciais
para que eu concluísse a mesma com êxito.
RESUMO
INFLUÊNCIA DA SUBSTITUIÇÃO PARCIAL DE AGREGADOS MIÚDOS
NATURAIS POR AGREGADOS MIÚDOS RECICLADOS DE ORIGEM CERÂMICA
NA TRABALHABILIDADE, ABSORÇÃO E RESISTÊNCIA DO CONCRETO
AUTOR: Leonardo Machado de Machado
ORIENTADOR: Prof. Dr. André Lubeck
A construção civil é uma grande geradora de resíduos, mas que nos últimos anos, através de
uma preocupação maior com o meio ambiente, tem procurado novas maneiras de reduzir o
desperdício de materiais. Nesse contexto, a reciclagem dos resíduos da construção civil
(RCC) ganha grande importância, uma vez que permite que os materiais sejam reutilizados
na própria área. Esta pesquisa tem por objetivo colaborar com os estudos nessa área
apresentando uma investigação e caracterização de concretos produzidos a partir da
substituição parcial de agregados miúdos naturais por agregados miúdos de RCC classe
vermelho (agregados miúdos reciclados), de origem cerâmica, provenientes de restos de
pesquisas anteriores do LMCC (Laboratório de Materiais de Construção Civil), da
Universidade Federal de Santa Maria. O método de dosagem experimental utilizado para a
produção do concreto foi o método IPT-EPUSP, conhecido também como método IBRACON.
O estudo foi realizado a partir de duas misturas de concreto, uma de referencia (CRef)
constituída com agregado miúdo natural e outra com um concreto com substituição de 50%
do agregado miúdo natural pelo agregado miúdo reciclado (CRcc). Foi possível observar que
o concreto com presença de agregados reciclados, possuía menor trabalhabilidade e coesão
para a mesma relação água/cimento (a/c), o que está ligado ao maior valor de absorção por
parte dos agregados do CRcc em comparação ao concreto utilizado como referência. Em
relação à resistência mecânica, aos 28 dias de idade, seus valores com presença de resíduo
em sua composição foram mais significativos, fato que pode ser explicado pela não retirada
dos finos do agregado de RCC, o que leva a crer em um possível efeito pozolânico que esses
finos de origem cerâmica possam ter provocado no concreto. Também há a possibilidade de
que a alta taxa de absorção de água, dos agregados provenientes de RCC, possa ter
desencadeado um concreto com menor relação a/c final e por consequência maior resistência
à compressão.
Palavras chave: Agregado miúdo reciclado. Concreto. Resíduo da construção civil.
ABSTRACT
INFLUENCE OF PARTIAL SUBSTITUTION OF FINE NATURAL AGGREGATES
BY FINE RECYCLED AGGREGATES OF CERAMIC ORIGIN IN THE
WORKABILITY, ABSORPTION AND RESISTANCE OF CONCRETE
AUTHOR: Leonardo Machado de Machado
ADVISOR: Prof. Dr. André Lubeck
The civil construction is a large waste generator, but in recent years, through greater
concern with environmental issues, has sought new ways to reduce the waste of materials. In
this context, recycling of construction waste gains great importance, since it allows the
materials are reused in construction itself. This research aims to contribute to the studies in
this area, featuring an investigation and characterization of concretes made with partial
substitution of natural fine aggregate by recycled fine aggregate, with ceramic source. The
experimental dosage method used for the production of concrete was IPT-EPUSP, also known
as method IBRACON. The study was conducted from two mixes, one with natural aggregate
only, used as reference (CRef) and another with a concrete with 50% of substitution of natural
fine aggregate by fine recycled aggregate (CRcc). It was possible to observe that the concrete
with recycled aggregates, had lower workabilty and cohesion to the same ratio a/c, needing
more water in your production, it is connected to the greater water absorption value that the
CRcc had in relation to the concrete used as reference. In the relation, to the mechanical
resistance, in the 28 days of age of concrete, the values the resistance of concrete with the
presence of residue in your composition were most significant, fact which can be explained by
the presence of fine of the recycled aggregate, which leads to believe a possible pozzolanic
effect of this material of ceramic origin. There is also the possibility that the high rate of water
absorption, of recycled aggregate, may have generated a concrete with less ratio a/c and
consequently greater resistance to compression.
Palavras chave: Fine recycled aggregate. Concrete. Construction waste.
LISTA DE FIGURAS
Figura 1 – Diagrama de Dosagem dos concretos de cimento Portland ..................... 24
Figura 2 – Diagrama de Dosagem dos concretos de cimento Portland com a curva de custo ......................................................................................................................... 27
Figura 3 – Resíduo utilizado na pesquisa .................................................................. 31
Figura 4 – Britador de mandíbulas utilizado para confecção do agregado miúdo de
RCC .......................................................................................................................... 32
Figura 5 – Separador mecânico utilizado para redução da amostra ......................... 33
Figura 6 – Realização do ensaio para determinação do material fino que passa através da peneira 75μm, por lavagem .................................................................................. 34
Figura 7 – Peneiras utilizadas para o ensaio de Granulometria ................................ 35
Figura 8 – Curva granulométrica dos agregados ....................................................... 36
Figura 9 – Teor de absorção dos agregados ............................................................. 38
Figura 10 – Determinação da massa específica do agregado miúdo de RCC por meio do frasco Chapman ................................................................................................... 39
Figura 11 – Realização do ensaio do abatimento do tronco de cone ........................ 45
Figura 12 – Adensamento mecânico, através de vibração externa ........................... 49
Figura 13 – Cura dos corpos de prova realizada ao ar nas primeiras 24 horas ........ 49
Figura 14 – Corpo de prova posicionado na prensa hidráulica .................................. 50
Figura 15 – Corpos de prova em estufa ..................................................................... 52
Figura 16 – Corpos de prova prontos para serem imersos em água ......................... 52
Figura 17 – Curvas representativas ao quadrante de Abrams no Diagrama de Dosagem dos concretos de cimento Portland ........................................................... 54
Figura 18 – Curvas representativas ao quadrante de Lyse no Diagrama de Dosagem dos concretos de cimento Portland ............................................................................ 56
Figura 19 – Curva representativa ao quadrante de Molinari no Diagrama de Dosagem dos concretos de cimento Portland ............................................................................ 57
Figura 20 – Absorção de água dos concretos depois de 28 dias de cura ................................................................................................................................... 59
Figura 21 – Diagrama de Dosagem dos concretos aos 7 e 28 dias de idade ........... 64
Figura 22 – Curva absorção de água do concreto com 28 dias de cura x relação a/c ................................................................................................................................... 65
Figura 23 – Curva absorção de água do concreto com 28 dias de cura x resistência à compressão .............................................................................................................. 65
LISTA DE TABELAS
Tabela 1 – Resíduos da Construção Civil separados por classes ............................. 14
Tabela 2 – Consistência do concreto em função do elemento estrutural .................. 23
Tabela 3 – Ensaios para a caracterização física dos agregados e do cimento Portland ................................................................................................................................... 30
Tabela 4 – Classificação dos agregados ................................................................... 35
Tabela 5 – Massa específica dos agregados ............................................................. 40
Tabela 6 – Massa unitária e volume de vazios dos agregados ................................. 42
Tabela 7 – Ensaios para a caracterização dos concretos ......................................... 43
Tabela 8 – Consistência do concreto em função do tipo de elemento estrutural ...... 44
Tabela 9 – Traços calculados a partir do estudo de dosagem – CRef ...................... 46
Tabela 10 – Traços calculados a partir do estudo de dosagem – CRcc .................... 46
Tabela 11 – Resultados do ensaio de resistência à compressão .............................. 60
Tabela 12 – Resistência à compressão em função da relação a/c ............................ 62
Tabela 13 – Consumo de cimento para cada traço produzido .................................. 62
Tabela 14 – Teor de agregados secos em função da relação a/c e consumo de cimento em relação ao teor de agregados secos .................................................................... 63
Tabela 15 – Propriedades dos concretos estudados fixando-se a resistência à compressão em 35Mpa ............................................................................................. 66
Tabela 16 – Propriedades dos concretos estudados fixando-se o consumo de cimento em 350kg/m³ ............................................................................................................. 66
SUMÁRIO
1 INTRODUÇÃO .............................................................................................. 11
1.1 OBJETIVOS .................................................................................................. 12
1.1.1 Objetivo Geral ......................................................................................... 12
1.1.2 Objetivos Específicos ............................................................................ 12
2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA ......................................................................... 13
2.1 RESÍDUOS DA CONSTRUÇÃO CIVIL ......................................................... 13
2.1.1 Definição ................................................................................................. 13
2.1.2 Classificação .......................................................................................... 13
2.1.3 Agregados Gerados a partir de RCC .................................................... 14
2.1.4 Legislação e Normatização ................................................................... 16
2.2 PROPRIEDADES DE CONCRETOS PRODUZIDOS COM AGREGADOS
GERADOS A PARTIR DE RCC .................................................................... 17
2.2.1 Consistência ........................................................................................... 17
2.2.2 Resistência à compressão .................................................................... 19
2.2.3 Durabilidade ............................................................................................ 20
2.3 DOSAGEM DOS CONCRETOS DE CIMENTO PORTLAND ....................... 21
2.3.1 Método IBRACON ................................................................................... 22
2.4 REAÇÃO POZOLÂNICA ............................................................................... 27
2.4.1 Material cerâmico e suas possíveis propriedades pozolânicas ........ 28
3 METODOLOGIA ............................................................................................ 29
3.1 PREPARAÇÃO E CARACTERIZAÇÃO DOS MATERIAIS .......................... 29
3.1.1 Preparação dos agregados reciclados ................................................ 30
3.1.2 Teor de material pulverulento ............................................................... 33
3.1.3 Granulometria ......................................................................................... 34
3.1.4 Teor de absorção de água ..................................................................... 36
3.1.5 Massa específica .................................................................................... 38
3.1.5.1 Agregados ........................................................................................... 38
3.1.5.2 Cimento Portland ................................................................................ 41
3.1.6 Massa unitária e volume de vazios ....................................................... 41
3.2 DOSAGEM EXPERIMENTAL E ENSAIOS DO CONCRETO ...................... 42
3.2.1 Obtenção dos traços .............................................................................. 43
3.2.1.1 Ensaio de abatimento do tronco de cone ........................................... 44
3.2.1.2 Traços definitivos ................................................................................ 45
3.2.2 Massa específica e teor de ar incorporado .......................................... 47
3.2.3 Preparo, moldagem e cura dos corpos de prova ................................ 48
3.2.4 Resistência mecânica ............................................................................ 50
3.2.5 Absorção de água por imersão ............................................................. 51
3.3 ESTUDO DO CONCRETO ........................................................................... 53
3.3.1 Equação para Lei de Abrams ................................................................ 54
3.3.2 Equação para Lei de Lyse ..................................................................... 55
3.3.3 Equação para Lei de Molinari ................................................................ 56
4 RESULTADOS .............................................................................................. 58
4.1 CONCRETO NO ESTADO FRESCO ........................................................... 58
4.1.1 Trabalhabilidade ..................................................................................... 58
4.1.2 Massa específica e teor de ar incorporado .......................................... 58
4.2 CONCRETO NO ESTADO ENDURECIDO .................................................. 59
4.2.1 Absorção de água por imersão ............................................................. 59
4.2.2 Resistência mecânica ............................................................................ 60
4.3 EQUAÇÕES DE DOSAGEM ........................................................................ 61
4.4 DIAGRAMA DE DOSAGEM E CURVAS DE ABSORÇÃO ........................... 63
4.5 SIMULAÇÕES DA APLICAÇÃO DO CRCC ................................................. 66
5 CONCLUSÃO ................................................................................................ 68
5.1 CONSIDERAÇÕES FINAIS .......................................................................... 68
5.2 SUGESTÕES PARA TRABALHOS FUTUROS ............................................ 69
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS .................................................................... 70
11
1 INTRODUÇÃO
A construção civil, apesar da constante queda de sua participação em relação
ao produto interno bruto (PIB) nacional nos últimos anos (IBGE, 2017), ainda é um
dos principais setores da economia brasileira, proporcionando desenvolvimento
econômico e é responsável por uma grande geração de empregos. Em contrapartida,
a construção civil consome grande quantidade de recursos naturais e também produz
grande quantidade de resíduos.
Estima-se que boa parte desses resíduos da construção civil (RCC) sejam
depositados de maneira irregular no meio urbano (GUSMÃO, 2008), o que contribui
negativamente em questões ambientais, pois apesar de existir um destino adequado
para esse material gerado, ele não é utilizado por questões políticas, técnicas e
econômicas. Neste contexto, a reutilização de RCC na própria construção civil vem se
tornando uma opção a fim de minimizar esses efeitos danosos ao meio ambiente.
Uma correta triagem do RCC em canteiros de obra propicia soluções mais
simples de reciclagem visto que o material estará discriminado, além da vantagem
econômica, pois acaba reduzindo o volume dos resíduos transportados (MIRANDA;
ÂNGULO; CARELI, 2009). Uma dessas possibilidades de reutilização do RCC é como
agregados em concreto.
Corroborando o que foi citado anteriormente, a vantagem econômica de
concretos que apresentam substituição dos agregados naturais por agregados
reciclados, se confirma, pelo fato de que nos últimos anos houve um grande aumento
no valor dos agregados no Brasil (LA SERNA; RESENDE, 2009). Portanto, há
recentemente, uma tendência maior no país, no meio da construção civil em gerenciar
corretamente os RCC, reutilizando-os na própria área ou não, pois além da questão
ambiental, há vantagens econômicas em tal prática (VIEIRA, 2015).
Por fim, é importante destacar que resíduos da construção civil são
heterogêneos e diferenciam-se de acordo com sua origem, forma e granulometria,
portanto é importante um estudo prévio do comportamento do agregado que será
utilizado (RODRIGUES; FUCALE, 2014). Nesse contexto, pesquisas apontam que o
agregado miúdo de RCC tem menor efeito negativo às propriedades mecânicas do
concreto em relação ao agregado graúdo de RCC (CABRAL, 2007), o que influenciou
na metodologia deste estudo.
12
Com base nisso, esta pesquisa visa desenvolver concretos com a utilização de
agregados miúdos de RCC que possam ser utilizados tanto para fins não estruturais,
mas também em elementos estruturais, tais como; lajes, vigas ou pilares, desde que
o ambiente não seja agressivo.
1.1 OBJETIVOS
1.1.1. Objetivo Geral
Realizar a dosagem de concretos produzidos com agregados reciclados
utilizando resíduos da construção civil, a fim de avaliar a influência da substituição
parcial de agregados miúdos naturais por agregados miúdos de resíduos da
construção civil classe vermelho, de origem cerâmica, em algumas propriedades do
concreto no estado fresco e endurecido.
1.1.2 Objetivos Específicos
Verificar a influência dos agregados miúdos de RCC, de origem cerâmica, na
trabalhabilidade do concreto no estado fresco.
Avaliar a influência da substituição dos agregados miúdos de RCC, de origem
cerâmica, na absorção de água do concreto no estado endurecido.
Determinar a influência dos agregados miúdos de RCC, de origem cerâmica,
na resistência à compressão do concreto aos 7 e 28 dias.
13
2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
Os temas abordados neste tópico englobam conceitos sobre os resíduos da
construção civil, seu uso como agregados em concretos e sua influência nas
propriedades desses concretos, tais como; consistência, resistência à compressão e
durabilidade. Também, será abordado o método de dosagem de concretos de
cimentos Portland denominado IBRACON, utilizado na metodologia do presente
estudo e por fim haverá uma breve análise sobre um possível efeito pozolânico que
os finos de resíduos de material cerâmico podem causar nos concretos.
2.1 RESÍDUOS DA CONSTRUÇÃO CIVIL
2.1.1 Definição
A resolução n° 307 do CONAMA, de 05 julho de 2002, define:
Resíduos da construção civil: são os provenientes de construções, reformas,
reparos e demolições de obras de construção civil, e os resultantes da preparação e
da escavação de terrenos, tais como: tijolos, blocos cerâmicos, concreto em geral,
solos, rochas, metais, resinas, colas, tintas, madeiras e compensados, forros,
argamassa, gesso, telhas, pavimento asfáltico, vidros, plásticos, tubulações, fiação
elétrica, etc., comumente chamados de entulhos de obras, caliça ou metralha.
(CONAMA, 2002, p.1).
2.1.2 Classificação
De acordo com o Art. 3º da resolução nº 307 (CONAMA, 2002); atualizado pela
resolução nº 469 (CONAMA, 2015); os resíduos da construção civil são classificados
conforme a Tabela 1.
14
Tabela 1 – Resíduos da Construção Civil separados por classes
Fonte: CONAMA
2.1.3 Agregados gerados a partir de RCC
Um agregado reciclado é definido como um material granular proveniente de
beneficiamento de resíduos de construção que apresentem características técnicas
para a aplicação em obras de edificação, de infraestrutura, em aterros sanitários ou
outras obras de engenharia (CONAMA, 2002).
Classes dos Resíduos da Construção Civil
CLASSE
A
São os resíduos reutilizáveis ou recicláveis como agregados, tais como:
a) de construção, demolição, reformas e reparos de pavimentação e de
outras obras de infraestrutura, inclusive solos provenientes de
terraplanagem.
b) de construção, demolição, reformas e reparos de edificações:
componentes cerâmicos (tijolos, blocos, telhas, placas de revestimento,
etc.), argamassa e concreto;
c) de processo de fabricação e/ou demolição de peças pré-moldadas em
concreto (bloco, tubos, meios-fios, etc.) produzidas nos canteiros de
obras.
CLASSE
B
São os resíduos recicláveis para outras destinações, tais como plásticos,
papel, papelão, metais, vidros, madeiras e gesso.
CLASSE
C
São os resíduos para os quais não foram desenvolvidas tecnologias ou
aplicações economicamente viáveis que permitam a sua reciclagem ou
recuperação.
CLASSE
D
São resíduos perigosos oriundos do processo de construção, tais como
tintas, solventes, óleos e outros ou aqueles contaminados ou prejudiciais
à saúde oriundos de demolições, reformas e reparos de clínicas
radiológicas, instalações industriais e outros, bem como telhas e demais
objetos e materiais que contenham amianto ou outros produtos nocivos à
saúde.
15
O agregado reciclado produzido geralmente é uma mistura de concretos,
cerâmicas, rochas naturais, entre outros, sendo que cada um desses componentes
pode apresentar características variáveis. No entanto, a separação desses materiais
é de difícil execução, visto que a maioria dos resíduos que podem vir a tornar-se
agregados são gerados na fase de construção de uma obra sem a separação e
classificação ideal deles e que na maioria dos casos resulta em uma clara
heterogeneidade do material.
Nas usinas de reciclagem de RCC classe A; a única triagem possível que se
pode fazer é a visual, em que se classifica o RCC quando ele for predominantemente
de resíduos à base de cimento, como cinza, e quanto o mesmo for
predominantemente de resíduos cerâmicos e solos, como vermelho. Ainda não é
possível definir se essa classificação na prática pode ser significativa em termos de
porosidade e consequentemente na resistência mecânica dos agregados (ÂNGULO
et al, 2004).
Sendo assim, é de difícil inserção no mercado esse tipo de agregado reciclado
diferenciado pela sua origem, pois ainda há uma incerteza sobre as características
desses (ÂNGULO, 2005). Em outras palavras, não é possível definir com absoluta
certeza que agregados de RCC classe vermelho ou cinza possuem características
constantes, pois essas podem variar de acordo com a produção ou local do material.
Em relação as principais diferenças entre agregados de RCC e naturais,
segundo Buttler (2003), os de RCC possuem menor massa específica, maior absorção
de água e principalmente maior quantidade de argamassa aderida a superfície dos
agregados, o que influência desde as propriedades desses, até as do concreto
confeccionado com eles, seja no estado fresco ou endurecido. Ângulo (2005), afirma
que concretos produzidos com agregados reciclados de RCC apresentam uma perda
de trabalhabilidade e aumento do consumo de cimento devido à alta absorção de água
desse material.
Essas diferenças entre as propriedades dos agregados de RCC e naturais, de
acordo com Tenório (2007), são obstáculos não só à utilização dos materiais
provenientes de RCC, como também a confiabilidade dos mesmos em aplicações de
maior valor. Como é o caso de concretos e argamassas, bem como aplicações de
maior responsabilidade, como é o caso dos concretos estruturais.
Outro fator importante é a maior porosidade do agregado de RCC, que faz com
que o concreto produzido com ele, seja, obviamente, mais poroso. Sendo que essa é
16
uma característica de fundamental importância no julgamento global da qualidade do
concreto, visto ser responsável diretamente, tanto por sua resistência mecânica como
pela durabilidade (RECENA, 2014). Em suma, um concreto com agregado de RCC
tende a ter menor durabilidade e menor resistência mecânica por ter maior
porosidade.
No entanto, estudos apontam que é viável a utilização de agregados reciclados
de RCC para a produção de concretos (LEITE, 2001); desde que seja respeitado um
limite para a relação água/cimento (a/c) e a classe de agressividade do ambiente. Isso
devido à maior porosidade e consequentemente maior absorção de água do material,
o que segundo Cabral (2010), é um dos principais fatores que afetam a resistência à
compressão de concretos produzidos com agregados gerados a partir de RCC.
2.1.4. Legislação e normatização
Ao contrário de países europeus como Dinamarca, Alemanha, Inglaterra, entre
outros; que aceitam o emprego de agregados gerados a partir de RCC em concretos
com resistência acima de 25 MPa, a norma brasileira é mais conservadora. A NBR
15116 (ABNT, 2004) indica utilizar agregados de RCC em concretos com resistência
até 15 MPa, e que não possuam função estrutural, podendo ser aplicados em
enchimentos, contrapisos, calçadas, blocos de vedação, canaletas, entre outros.
A NBR 15116 (ABNT, 2004) ainda estabelece um valor limite de absorção de
água para agregados miúdos reciclados destinados ao preparo de concretos sem
função estrutural, no caso 17%, e ainda determina a frequência e tipo de ensaios a
serem realizados para a determinação das propriedades dos agregados de RCC.
Como já mencionado anteriormente neste trabalho, o Brasil ainda conta com a
Resolução nº 307 (CONAMA, 2002) atualizado pela resolução nº 469 (CONAMA,
2015), que estabelece critérios de destinação, utilização e descarte do material
produzido pela indústria da construção civil (SILVA, 2007).
17
2.2 PROPRIEDADES DE CONCRETOS PRODUZIDOS COM AGREGADOS
GERADOS A PARTIR DE RCC
As propriedades do concreto, tais como, resistência, durabilidade, retração e
permeabilidade sofrem influência direta do número, tipo, tamanho e distribuição dos
poros presentes nos agregados, na pasta de cimento e na zona de transição pasta-
agregado (BASHEER et al, 2001). Além dessas, a consistência do concreto também
é influenciada pela porosidade do material (TENÓRIO 2007).
Ainda de acordo com Tenório (2007), como os agregados gerados a partir de
RCC possuem propriedades variáveis, os concretos confeccionados com eles,
também tendem a apresentar variabilidade nas propriedades que dependem do
agregado. Além disso, o conhecimento da influência da utilização desses materiais
nas propriedades dos concretos produzidos com os mesmos, é de suma importância
para o emprego adequado e confiável dos agregados reciclados.
2.2.1 Consistência
Segundo Recena (2017), a consistência de um concreto está diretamente
ligada à sua trabalhabilidade, ou seja, quanto menor a consistência de um concreto,
maior será a sua trabalhabilidade. Em relação a trabalhabilidade, Araújo (2000) diz
que essa propriedade é a facilidade em manusear, transportar e aplicar um concreto,
que quando trabalhável no estado fresco, apresenta consistência apropriada ao tipo
de obra a que se destina.
De acordo com Guimarães (2005), a consistência de um concreto é afetada
pelos seguintes fatores:
Consumo de água;
Consumo de cimento;
Relação água/cimento, relação agregado/cimento e consumo de
cimento;
Tipo de adições;
Tipo de aditivos;
Tipo de agregados;
No caso dos agregados gerados a partir de RCC, a maior presença de grãos
finos em sua composição (materiais pulverulentos), a forma mais lamelar ou angular
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dos grãos, a textura superficial mais rugosa e a maior porosidade (que aumenta a
absorção de água do agregado), prejudicam a consistência do concreto, diminuindo a
trabalhabilidade para uma mesma quantidade de água quando comparado a
concretos convencionais (TENÓRIO, 2007).
De acordo com Leite (2001), ao substituir-se agregados naturais por reciclados,
é possível compensar o aumento da absorção de água devido a maior porosidade do
material gerado a partir de RCC, através de uma dosagem correta, porém em teores
de substituição maiores ou igual a 50%, é recomendado o uso de aditivo
superplastificante.
Ainda em relação a consistência do concreto com agregado reciclado, Leite
(2001) afirma que:
Os concretos produzidos com agregados gerados a partir de RCC
possuem valores de abatimento mais baixos e mais variáveis que o concreto
convencional (para uma mesma relação a/c).
No caso da substituição de agregado graúdo natural por agregado
graúdo reciclado, quanto maior o teor de substituição, menor o valor do
abatimento do tronco de cone que é o ensaio utilizado para medir a consistência
de um concreto, feito de acordo com a NBR NM 67 (ABNT 1998).
No caso da substituição de agregado miúdo natural por agregado miúdo
reciclado, há uma influência menor em relação ao abatimento do que na
substituição do agregado graúdo natural por graúdo reciclado.
Concretos produzidos com agregados gerados a partir de RCC,
apresentam menor tendência à segregação e menor exsudação que os
concretos convencionais, sendo este último efeito ligado à maior absorção dos
materiais de RCC.
A alta variabilidade do abatimento em concretos produzidos com
agregados gerados a partir de RCC, denota certa ineficiência neste método
para avaliar a consistência do concreto em questão.
Carrijo (2005), corrobora a afirmação de que o ensaio de abatimento de tronco
de cone é de certa maneira, ineficaz, em avaliar a consistência de concretos com
agregados reciclados, porém não indica uma alternativa a ser realizada. Sobre a
fluidez dos concretos em estudo, Pedrozo (2008) afirma que essa diminui à medida
que há um aumento do teor de agregados gerados a partir de RCC presentes no
concreto.
19
Segundo Tenório (2007), a porosidade dos agregados graúdos reciclados é a
propriedade mais capaz de influenciar o estado fresco do concreto, já no caso de
concretos com agregados miúdos reciclados, outros fatores parecem ser mais
relevantes nesse sentido, tais como relação a/c da mistura ou granulometria do
material.
Tenório (2007) ainda afirma que certas medidas podem ser tomadas para
minimizar os efeitos negativos da utilização de agregados gerados a partir de RCC
sobre a consistência de concretos produzidos com os mesmos, tais como:
Pré-molhagem do agregado reciclado antes de iniciar a mistura.
Aumento do consumo de cimento, o que resulta em modificação da
relação a/c.
Uso de aditivos.
Eliminação de parte da fração fina dos agregados miúdos (material
pulverulento).
Uso de agregados graúdos menos porosos, ou seja, mais densos e com
menor absorção de água.
2.2.2 Resistência à compressão
De acordo com a Lei de Abrams, a resistência mecânica de concretos
trabalháveis será inversamente proporcional à relação água/cimento, segundo uma
função logarítmica (RECENA 2017).
O maior limitante da resistência em concretos com agregados de RCC é a
porosidade deste material (TENÓRIO, 2007); o que acaba por gerar um concreto mais
poroso e como consequência necessita-se de uma maior relação a/c, o que afeta
negativamente a resistência do concreto.
Khatib (2005) observou que há uma tendência de redução na resistência à
compressão dos concretos à medida que há um aumento no teor de substituição do
agregado miúdo natural por agregado miúdo reciclado, tanto nos agregados de RCC
classe cinza como nos agregados de RCC classe vermelho, porém no caso da
utilização dos agregados de RCC classe vermelho, há uma redução ligeiramente
menor em comparação ao concreto com agregados de RCC classe cinza. Fato que
se repetiu em estudo semelhante realizado por Vieira (2015).
20
Segundo Leite (2001), os fatores que tem maior efeito na resistência à
compressão de concretos com a utilização de agregados gerados a partir de resíduos
da construção civil, em ordem decrescente são:
Relação a/c (Lei de Abrams).
Teor de substituição do agregado graúdo.
Idade.
Teor de substituição do agregado miúdo.
Ainda, Leite (2001) observou que no caso da substituição de agregado miúdo
natural por miúdo de RCC classe vermelho, sem substituição do agregado graúdo
natural por graúdo reciclado (o que afetaria negativamente a resistência), há taxas de
crescimento de resistência à compressão significativas em idades avançadas (28 e
91 dias), fato que pode ser atribuído à atividade pozolânica do material miúdo em
questão.
Sobre o efeito da porosidade dos agregados de RCC em concretos, Gómez-
Soberón (2002) também afirma que à medida que se aumenta o teor de agregados
gerados a partir de RCC no concreto, há uma tendência de diminuição da resistência
à compressão do mesmo.
Em relação ao uso de agregado graúdo reciclado, Tenório (2007) afirma que
assim como em concretos convencionais, a utilização de agregados graúdos mais
densos (menos porosos), tende a aumentar a resistência do concreto com a utilização
de agregados de RCC. Já no caso, da utilização de agregados miúdos de RCC em
concretos, Rodrigues (2014), observou que o teor de substituição de 50% do agregado
miúdo natural pelo agregado reciclado é o mais adequado.
Cabral (2007) afirma que, geralmente os concretos produzidos com agregados
reciclados ainda apresentam uma certa desconfiança em sua utilização para fins
estruturais. O autor também cita que apesar de pesquisas constatarem, um ganho de
resistência mecânica com a utilização de certas metodologias, não é possível, ainda,
ter certeza sobre as propriedades do concreto com agregado de RCC, sendo
necessário mais estudos sobre o assunto.
2.2.3 Durabilidade
A durabilidade de um concreto de cimento Portland é, segundo Mehta e
Monteiro (2008), sua capacidade de resistir à ação das intempéries, ataques químicos,
21
abrasão ou qualquer outro processo de deterioração. É importante destacar que a
durabilidade dependerá do ambiente em que o concreto estiver inserido durante o
transcorrer de sua vida, da forma como será tratado e de como será mantido e usado
(RECENA, 2017).
De acordo com Neville (1997), a deterioração de um concreto se dá por
diversos fatores, tais como impacto, abrasão, cavitação, altas temperaturas, entre
outros. Porém, apesar de tantas possibilidades de se afetar a durabilidade de um
concreto, esta propriedade depende muito da facilidade com que fluidos, sejam esses
líquidos ou gasosos, podem entrar e movimenta-se no seu interior, fazendo com que
a durabilidade esteja diretamente ligada a permeabilidade de um concreto, o que
remete a sua porosidade e a porosidade do agregado utilizado em sua produção.
Mehta e Monteiro (2008), afirmam que a maioria dos problemas de durabilidade
do concreto tem como principal agente, a água. Segundo Recena (2017), a água, por
ter menor densidade, é pressionada pelos componentes do concreto de maior
densidade, durante a sedimentação natural que ocorre após o adensamento, sendo
obrigada a movimentar-se para regiões de menor pressão, ou seja, geralmente na
superfície das peças de concreto, caracterizando o processo de exsudação. Ao ser
expulsa, a água, forma canais pelos quais poderá ter acesso novamente ao interior
do concreto, no entanto, ao retornar, possivelmente, traz agentes agressivos à pasta
(RECENA, 2017).
Tenório (2007), afirma que um agregado gerado a partir de RCC é mais poroso
que um agregado natural, fato que se reflete nos concretos produzidos com esses
materiais, portanto um concreto com agregado reciclado apresenta maior facilidade
para a movimentação de fluidos, em seu interior que um concreto convencional. Isso
faz com que esse concreto, tenda a ser mais suscetível ao ataque de agentes
agressivos, o que pode afetar sua durabilidade.
Visto que a durabilidade está ligada à permeabilidade do concreto, o estudo da
absorção de água do concreto, pode ser utilizado como uma medida indireta da
própria durabilidade. Pedrozo (2008), utiliza esse parâmetro para analisar a
durabilidade do concreto frente aos cloretos, já Hoppe (2008), analisa o processo de
carbonatação, em que um alto índice de poros do concreto, facilita a entrada de
dióxido de carbono nele; o que ratifica a eficiência do estudo da absorção de água do
concreto para análise da durabilidade do mesmo.
22
2.3 DOSAGEM DOS CONCRETOS DE CIMENTO PORTLAND
A dosagem dos concretos de cimento Portland refere-se aos procedimentos
necessários à obtenção da melhor proporção entre os materiais constituintes do
concreto, sendo essa proporção expressa em massa ou volume, sendo preferível a
proporção expressa em massa seca de materiais, devido ao menor desvio padrão
neste caso (TUTIKIAN; HELENE, 2011).
No Brasil, ainda não há um consenso sobre como deve ser um estudo de
dosagem, caracterizando a existência de muitos métodos de dosagem dos concretos
de cimento Portland. Dentre esses, há o método IBRACON, que é um método simples
e versátil, capaz de atender os requisitos exigidos de um concreto, atendendo tanto
às exigências técnicas dos projetistas estruturais, bem como as econômicas, de
sustentabilidade e produtividade (TUTUKIAN; HELENE, 2011).
2.3.1 Método IBRACON
Tutikian e Helene (2011), afirmam que o método IBRACON pode ser
classificado como teórico-experimental, em que há uma parte experimental de
laboratório, precedida por uma parte analítica de cálculo baseada em leis de
comportamento dos concretos, sendo a relação a/c, o parâmetro mais importante.
Em suma, o método IBRACON entende que a melhor proporção entre os
agregados é aquela que tem menor consumo de água para obter um certo abatimento
requerido, considerando a interferência do aglomerante (TUTIKIAN; HELENE, 2011).
Os principais passos do Método IBRACON são os seguintes:
Escolher dimensão máxima característica do agregado graúdo
compatível com os espaços disponíveis entre armaduras e fôrmas do projeto.
Escolher o abatimento compatível (Conforme Tabela 2).
23
Tabela 2 – Consistência do concreto em função do elemento estrutural
Elemento Estrutural Abatimento (mm)
Pouco Armada Muito Armada
Laje ≤ 60 ± 10 ≤ 70 ± 10
Viga e parede armada ≤ 60 ± 10 ≤ 80 ± 10
Pilares de edifícios ≤ 60 ± 10 ≤ 80 ± 10
Paredes de fundação,
sapatas e tubulões ≤ 60 ± 10 ≤ 70 ± 10
OBSERVAÇÕES:
1 - Quando o concreto for bombeado a consistência deve estar entre 70 a 100mm,
no máximo;
2 - Quando a altura para o bombeamento for acima de 30m, considerar o limite
para a consistência na saída da tubulação.
Fonte: Helene e Terzian, 1993
Estabelecer a resistência média que se deseja alcançar na idade
especificada, resistência de dosagem (conforme ABNT NBR 12655:2006).
Escolher no mínimo três diferentes traços em massa seca de cimento.
- Traço rico (1: 3,5)
- Traço intermediário (1: 5)
- Traço pobre (1: 6,5)
Realizar dosagem em laboratório, do traço intermediário (1: m), também
chamado de traço piloto (1:5), em busca do traço ideal entre cimento, adições,
agregados miúdos, agregados graúdos e aditivos, para alcançar uma dada
trabalhabilidade, obtendo assim o teor de argamassa ideal e também a relação a/c do
traço intermediário.
Dosar os demais traços (pobre e rico) para verificar o mesmo abatimento
com distintas relações a/c, mantendo fixo o teor de argamassa encontrado
anteriormente no traço intermediário, bem como sua relação água/materiais secos.
Verificar resistências e demais requisitos nas idades especificadas.
Construir os Diagramas de Dosagem específicos para aqueles insumos.
24
Obter o traço otimizado a partir do Diagrama de Dosagem entrando com
a resistência média requerida ou outra propriedade ou requisito desejado.
Após a obtenção do traço piloto (intermediário) e dos traços auxiliares (pobre e
rico), para um mesmo abatimento e feito os ensaios de trabalhabilidade do concreto
no estado fresco e da resistência à compressão do concreto no estado endurecido,
bem como o cálculo do consumo de cimento; é possível a construção do Diagrama de
Dosagem (Figura 1).
Figura 1 – Diagrama de Dosagem dos concretos de cimento Portland
Fonte: Helene e Terzian, 1993.
Segundo Helene e Terzian (1993), o método IBRACON, no qual é possível
obter este Diagrama de Dosagem, tem como parâmetros básicos as chamadas “Leis
de Comportamento”, expressas pelas Equações 1,2,3, e 4:
𝑓𝑐𝑗 =𝑘1
𝑘2𝑎/𝑐 (Lei de Abrams) (1)
𝑚 = 𝑘3 + 𝑘4 ∗ 𝑎/𝑐 (Lei de Lyse) (2)
25
𝐶 =1000
𝑘5+𝑘6∗𝑚 (Lei de Molinari) (3)
𝛂 =1+𝑎
1+𝑚 (Teor de Argamassa Seca); em que m=a+p (4)
Onde:
fcj = Resistência à compressão axial do concreto, à idade “j” (MPa);
(a/c) = Relação água/cimento (kg/kg);
a = Teor de agregado miúdo seco por kg de cimento, em massa (kg);
α = Teor de argamassa com materiais na condição seca (%);
m = teor de agregado total por quilograma de cimento, em massa (kg);
C = consumo de cimento por metro cúbico de concreto adensado (kg/m³);
k1, k2, k3, k4, k5 e k6 = constantes que dependem exclusivamente dos
materiais (cimento, agregado miúdo, agregado graúdo e aditivos);
Também há as seguintes Equações 5,6 e 7, que são utilizadas para a estimativa
dos consumos de cimento e água por metro cúbico de concreto e segundo Helene e
Terzian (1993), são as chamadas “Leis Complementares”:
𝑐 =γcf
1+𝑎+𝑝+(𝑎
𝑐) (5)
𝑐 =1000−𝑎𝑟
1
γc+
𝑎
γa+
p
γp+a/c
(6)
𝐶𝑎𝑔 = 𝐶 ∗ (𝑎
𝑐) (7)
Onde:
C = Consumo de cimento por metro cúbico de concreto adensado (kg/m³);
Cag = Consumo de água por metro cúbico de concreto (kg/m³);
γcf = Massa específica do concreto fresco (kg/dm³);
γc = Massa específica do cimento (kg/dm³);
γa = Massa específica do agregado miúdo (kg/dm³);
γp = Massa específica do agregado graúdo (kg/dm³);
26
a = Teor de agregado miúdo por quilograma de cimento (Kg);
p = Teor de agregado graúdo por quilograma de cimento (Kg);
ar = teor de ar incorporado e/ou aprisionado por m³ de concreto (dm³/m³);
Segundo Tutikian e Helene (2011), as correlações possíveis do Diagrama de
Dosagem são válidas somente, quando se analisa um concreto com o mesmo tipo e
classe de cimento, mesmos agregados, mesmos equipamentos e demais elementos
utilizados na dosagem do concreto. Ainda é possível incluir no quarto quadrante do
Diagrama de Dosagem, a curva de custo dos concretos (Figura 2), correlacionando o
custo com a resistência à compressão. De acordo com Helene e Terzian (1993), o
custo do concreto por m³, é definido pela Equação 8:
𝑐𝑢𝑠𝑡𝑜
𝑚3 = 𝐶 ∗ $𝑐 + 𝐶 ∗ 𝑎 ∗ $𝑎 + 𝐶. 𝑝. $𝑝 + 𝐶 ∗𝑎
𝑐∗ $á𝑔𝑢𝑎 (8)
Onde:
$c = Custo do kg de cimento;
$a = Custo do kg de agregado miúdo;
$p = Custo do kg de agregado graúdo;
$água = Custo do litro de água potável;
27
Figura 2 – Diagrama de Dosagem dos concretos de cimento Portland com a curva de
custo
Fonte: Tutikian e Helene, 2011
Sendo assim, através das “Leis de Comportamento”, é possível obter
Diagramas de Dosagem que facilitam e agilizam o processo de análise e escolha do
traço ideal de um concreto para uma determinada resistência mecânica desejada,
bem como o seu custo.
2.4 REAÇÃO POZOLÂNICA
Para se entender a reação pozolânica que pode acarretar em maiores
resistências à compressão do concreto em idades avançadas, é necessário primeiro,
conhecer o processo de hidratação do cimento Portland, que pode ser representado
de maneira simplificada da seguinte forma:
C3S + H2O CSH + CH (Hidratação do Cimento Portland)
De acordo com Vieira (2005), a fase de silicato de cálcio hidratado, abreviada
por C-S-H, constitui cerca de 50% a 60% do volume de sólidos de uma pasta de
28
cimento Portland hidratada, sendo a principal responsável pela resistência mecânica
da mesma. Já os cristais de hidróxido de cálcio (ou Portlandita), abreviados por CH,
são grandes e frágeis, constituindo cerca de 20% a 25% do volume de sólidos da
pasta hidratada, e ao contrário do C-S-H, os cristais de hidróxido de cálcio não
contribuem para a resistência mecânica da pasta endurecida.
Portanto, segundo Vieira (2005), do ponto de vista da resistência mecânica o
CH é o elo mais fraco da estrutura da pasta e a pozolana quando introduzida no
sistema, reage lentamente com esse CH, produzindo novos compostos cimentícios
resistentes, tal como o C-S-H, caracterizando a reação pozolânica, conforme descrito
abaixo simplificadamente:
Pozolana + CH + H2O CSH (Reação Pozolânica)
Por ser mais lenta, a reação pozolânica gera aumento da resistência do
concreto apenas em idades mais avançadas.
2.4.1 Material cerâmico e suas possíveis propriedades pozolânicas
De acordo com Silva (2016), os resíduos de cerâmica vermelha tais como
telhas, tijolos e blocos cerâmicos podem apresentar propriedades pozolânicas,
portanto reagem com os cristais de hidróxido de cálcio, no processo de hidratação do
cimento, gerando C-S-H, e por consequência, elevando a resistência mecânica do
concreto em idades avançadas. Corroborando o que foi citado, Leite (2002) afirma
que os materiais cerâmicos podem possuir uma certa atividade pozolânica.
Os resíduos de cerâmica vermelha possuem propriedades similares à argila
calcinada, principalmente de composição caulinítica, que é uma das mais comuns
adições minerais e que vem ganhando cada vez mais espaço no mercado brasileiro
(GARCIA, 2014). Portanto, a partir dessas afirmações, é possível que os finos do RCC
de origem cerâmica possam contribuir com alguma reatividade pozolânica,
melhorando o desempenho mecânico dos concretos em idades avançadas.
29
3 METODOLOGIA
Neste tópico são apresentados os procedimentos utilizados para a realização
da presente pesquisa, estes podem ser divididos em cinco etapas:
I) Fase preparatória: Etapa na qual o resíduo da construção civil foi coletado e
preparado para posterior caracterização e utilização na dosagem do concreto.
II) Caracterização dos materiais: Realização dos ensaios necessários para
análise física dos materiais utilizados na dosagem do concreto: agregado graúdo,
agregado miúdo, agregado miúdo de RCC e aglomerante.
III) Dosagem experimental: Realização, de acordo com o Método IBRACON,
da dosagem dos concretos utilizados para o estudo (CRef e CRcc).
IV) Ensaios do concreto: Etapa na qual foram feitos os ensaios do concreto no
estado fresco e endurecido, que serão melhor detalhados ao longo deste tópico.
V) Análise dos resultados: Construção dos Diagramas de Dosagem dos
concretos produzidos para a realização da pesquisa (CRef e CRcc).
Para o desenvolvimento dessas etapas, foi utilizada a infraestrutura dos
laboratórios do LMCC (Laboratório de Materiais de Construção Civil), da Universidade
Federal de Santa Maria. Em todos os ensaios foram seguidas as recomendações das
normas técnicas vigentes para cada procedimento, conforme descrito na sequencia
deste capítulo.
3.1 PREPARAÇÃO E CARACTERIZAÇÃO DOS MATERIAIS
Este tópico irá abordar a preparação do resíduo da construção civil a fim de
transformá-lo em agregado miúdo, bem como os ensaios realizados para a
caracterização física de todos os agregados (miúdo, miúdo de RCC, graúdo) e do
cimento Portland, utilizados para a produção dos concretos da pesquisa. A Tabela 3
cita cada ensaio realizado neste estudo.
30
Tabela 3 – Ensaios para a caracterização física dos agregados e do cimento Portland
Ensaios Normas
Agregado Miúdo - Determinação da
absorção de água ABNT NBR NM 30/2001
Agregado Graúdo - Determinação de massa
específica, massa específica aparente e
absorção de água
ABNT NBR NM 53/2003
Agregados - Determinação da
composição granulométrica ABNT NBR NM 248/2003
Agregados - Determinação da
massa específica de agregados miúdos
por meio do frasco Chapman
ABNT NBR 9776/1987
Agregados - Determinação da massa
unitária e do volume de vazios ABNT NBR NM 45/2006
Agregados - Determinação do material fino
que passa através da peneira 75 μm, por
lavagem
ABNT NM 46/2003
Cimento Portland e outros materiais em pó -
Determinação da massa específica ABNT NM 23/2000
Agregados reciclados de resíduos sólidos da
construção civil – Utilização em pavimentação e
preparo de concreto sem função estrutural -
Requisitos
ABNT NBR 15116/2004
3.1.1 Preparação dos agregados reciclados
Os materiais utilizados para a produção do RCC utilizado no desenvolvimento
da fase experimental deste estudo, foram resíduos de pesquisas dos laboratórios do
LMCC (Laboratório de Materiais de Construção Civil), da Universidade Federal de
Santa Maria. Pelo foco do estudo ser a utilização de resíduos de construção civil
classe vermelho, ou seja, resíduos que possuam origem cerâmica, foi coletado
31
basicamente restos de blocos de alvenaria não aproveitados, conforme mostra a
Figura 3.
Figura 3 - Resíduo utilizado na pesquisa
Após a coleta e separação do material cerâmico, foi realizada a diminuição do
tamanho deste material por meio de um britador de mandíbulas de escala laboratorial
(Figura 4). Esse processo teve como objetivo transformar os resíduos coletados em
agregados miúdos, após esse procedimento, foi feito o peneiramento do material e
retirou-se toda a fração superior a peneira de malha #4,8mm.
32
Figura 4 - Britador de mandíbulas utilizado para confecção do agregado miúdo de RCC
Por fim, já com o RCC transformado em agregado miúdo, devidamente
peneirado, a amostra foi reduzida conforme o “método A” da NBR NM 27 (ABNT,
2000); por meio de um separador mecânico (Figura 5). Essa redução visou adequar o
grande volume de material coletado a uma quantidade condizente com a necessária
para a realização dos ensaios laboratoriais visando à caracterização do agregado
miúdo gerado a partir de RCC.
33
Figura 5 - Separador mecânico utilizado para redução da amostra
3.1.2 Teor de material pulverulento
A análise do teor de material pulverulento do agregado miúdo de RCC se fez
necessária na presente pesquisa visto que a NBR 15116 (ABNT, 2004) estabelece
um limite para esse teor, sendo esse limite de 20% da massa total do agregado miúdo
de RCC.
Para a determinação do teor de material pulverulento do agregado miúdo de
RCC, utilizou-se a NBR NM 46 (ABNT, 2003), em que é feita a determinação do
material fino que passa através da peneira 75μm, por lavagem, conforme a Figura 6.
O resultado do ensaio mostrou que o agregado reciclado utilizado na pesquisa, possui
um teor de material pulverulento dentro dos limites estabelecidos por norma,
chegando a um valor próximo aos 20% permitidos pela mesma, porém não
ultrapassando esse limite.
34
Figura 6 - Realização do ensaio para determinação do material fino que passa através da peneira 75μm, por lavagem
Em relação ao agregado miúdo natural e agregado graúdo, foi feito o processo
de lavagem do material, antes da análise granulométrica e da produção dos concretos,
essa lavagem, além da retirada do material pulverulento, visou retirar qualquer tipo de
material indesejado dos agregados. Essa retirada do material fino não foi feita no
agregado miúdo de RCC, pois procurou-se observar a influência desse material
pulverulento dos resíduos nas propriedades do concreto com presença de agregados
reciclados.
3.1.3 Granulometria
A composição granulométrica dos agregados utilizados para a produção dos
concretos da pesquisa foi feita conforme a NBR NM 248 (ABNT, 2003), com as
peneiras da série normal. A Figura 7 mostra a realização do ensaio descrito na norma
citada, para a análise granulométrica dos agregados.
35
Figura 7 - Peneiras utilizadas para o ensaio de Granulometria
A Tabela 4 apresenta os resultados do diâmetro máximo característico de cada
agregado, seus respectivos módulos de finura, bem como suas classificações.
Tabela 4 – Classificação dos agregados
Dmáx Módulo de Finura Classificação
Agregado Miúdo de RCC 4,8mm 2,60 Areia Média
Agregado Miúdo Natural 1,2mm 1,56 Areia Fina
Agregado Graúdo 19mm 6,99 Brita 1
É possível observar na Figura 8, que representa a curva granulométrica dos
agregados, que o agregado graúdo e o agregado miúdo natural apresentam uma
distribuição granulométrica descontínua. Já o agregado miúdo de RCC possui uma
36
distribuição granulométrica contínua, o que pode compensar o fato de que um
concreto com presença de agregados reciclados tender a ter mais poros, visto que a
utilização de um agregado com distribuição contínua na produção de um concreto, irá
gerar um produto final com maior preenchimento dos vazios, contribuindo
positivamente à resistência mecânica e durabilidade do concreto.
Figura 8 – Curva granulométrica dos agregados
3.1.4 Teor de absorção de água
O estudo do teor de absorção de água dos agregados é importante para que
se tenha uma percepção da quantidade de água necessária para a produção do
concreto. Utilizou-se a NBR NM 30 (ABNT, 2001) para a análise do teor de absorção
dos agregados miúdos e a NBR NM 53 (ABNT, 2003); para a determinação do teor
de absorção do agregado graúdo.
Em relação ao agregado miúdo, primeiramente secou-se a amostra em estufa
na temperatura de 105 ºC, em seguida, pesou-se a mesma (m); posteriormente o
material foi colocado imerso em água por 24h, sendo o processo de secagem do
mesmo ao ar. Assim que a amostra se apresentou aparentemente seca, foi colocada
em um molde, especificado na norma citada no parágrafo anterior, e compactado.
0%
10%
20%
30%
40%
50%
60%
70%
80%
90%
100%
0,01 0,1 1 10 100
Po
rce
nta
ge
m p
as
sa
nte
Abertura das peneiras (mm)
Agregado Míudo de RCC Agregado Míudo Natural Agregado Graúdo
37
Este procedimento, foi repetido até que ao se retirar o molde, a amostra
desmoronasse, o que comprovava que o agregado miúdo se encontrava na condição
de superfície saturada seca. Então, a partir disso, pesou-se a amostra nesta condição
(ms) e foi possível encontrar a absorção de água do agregado miúdo, em estudo, de
acordo com a Equação 9.
𝐴 =𝑚𝑠−𝑚
m*100 (9)
Onde:
A = é a absorção de água, em porcentagem;
ms = é a massa ao ar da amostra na condição saturado e de superfície seca,
em gramas;
m = é a massa da amostra seca em estufa, em gramas;
Para determinação da absorção de água do agregado graúdo, a amostra foi
colocada imersa em água por um período de 24h, após esse tempo, enxugou-se a
amostra e pesou-se ela (ms). Posteriormente a amostra foi seca em estufa na
temperatura a 105ºC, e pesada novamente (m). Com esses dados, foi possível
encontrar a absorção de água do agregado graúdo, de acordo com a Equação 10, e
os valores da massa específica do agregado seco (Equação 12), do agregado na
condição saturado superfície seca (Equação 13) e aparente (Equação 14).
𝐴 =𝑚𝑠−𝑚
m*100 (10)
Onde:
A = é a absorção de água, em porcentagem;
ms = é a massa ao ar da amostra na condição saturado e de superfície seca,
em gramas;
m = é a massa da amostra seca em estufa, em gramas;
Conforme esperado, observou-se que o agregado miúdo reciclado possui maior
teor de absorção de água em comparação ao agregado miúdo natural. De acordo com
os resultados obtidos, o agregado miúdo de RCC tem um teor de absorção de água
38
aproximadamente 11 vezes maior que o agregado miúdo natural, conforme mostra a
Figura 9, fato que pode ser explicado pela maior quantidade de finos desse agregado
de origem cerâmica em relação à areia.
Figura 9 – Teor de absorção dos agregados
3.1.5 Massa Específica
3.1.5.1 Agregados
A massa específica dos agregados miúdos, tanto o natural como o gerado a
partir de RCC, foi determinada através da NBR 9776 (ABNT, 1987), por meio do frasco
Chapman (Figura 10). O ensaio consistiu em colocar água no frasco até a marca de
200cm³, deixando-o em repouso, em seguida colocou-se 500g de agregado miúdo
seco no frasco, por fim, foi feita a leitura final (em cm³) do nível atingido pelo conjunto
água-agregado miúdo, e então partir desses dados foi possível calcular a massa
específica dos agregados miúdos da presente pesquisa, através da Equação 11:
γ =500
L−200 (11)
0,00%
0,50%
1,00%
1,50%
2,00%
2,50%
3,00%
3,50%
4,00%
Te
or
de
ab
so
rção
de
águ
a d
os
agre
ga
do
s Agregado Miúdo de RCC
Agregado Miúdo Natural
Agregado Graúdo
39
Onde:
γ = massa específica do agregado miúdo, expressa em g/cm³;
L = leitura (volume ocupado pelo conjunto água-agregado miúdo), em cm³;
Figura 10 - Determinação da massa específica do agregado miúdo de RCC por meio do frasco Chapman
Já as massas específicas do agregado graúdo seco, na condição saturado
superfície seca e aparente, foram obtidas pela NBR NM 53 (ABNT, 2003), em que os
dados necessários para seus cálculos, são alcançados através do processo que já foi
descrito no item 3.1.4, do presente trabalho. As equações para o cálculo dessas
massas específicas são as seguintes:
γ =𝑚
ms−ma (massa específica do agregado seco) (12)
γs =𝑚𝑠
ms−ma (massa específica do agregado na condição saturado
superfície seca) (13)
40
γa =𝑚
m−ma (massa específica aparente) (14)
Onde:
γ = massa específica do agregado graúdo seco, expressa em g/cm³;
γs = massa específica do agregado graúdo na condição saturado superfície
seca, expressa em g/cm³;
γa = massa específica aparente, expressa em g/cm³;
𝑚 = massa ao ar da amostra seca em estufa, em gramas;
𝑚𝑠 = massa ao ar da amostra na condição saturada superfície seca, em
gramas;
𝑚𝑎 = massa em água da amostra, em gramas;
Nos resultados da Tabela 5, é possível observar que a massa específica é
inversamente proporcional ao teor absorção de água dos agregados, pois quanto
menor a densidade do material, maior é quantidade de poros presentes no agregado.
Tabela 5 – Massa específica dos agregados
γ (g/cm³) γs (g/cm³) γa (g/cm³)
Agregado Miúdo de RCC 2,39 - -
Agregado Miúdo Natural 2,63 - -
Agregado Graúdo 2,49 2,55 2,65
Onde: γ = Massa específica do agregado seco (g/cm³);
γs = Massa específica do agregado graúdo saturado sup. seca (g/cm³);
γa = Massa específica aparente do agregado graúdo (g/cm³)
3.1.5.2 Cimento Portland
O cimento utilizado para a produção do concreto da pesquisa foi o CP V-ARI
40 da empresa Votorantim. Foi feita a determinação da massa específica desse
material conforme parâmetros estabelecidos na NBR NM 23 (ABNT, 2001). O ensaio
utiliza o frasco volumétrico de Le Chatelier, para essas determinações e o resultado
obtido da massa específica do cimento utilizado na presente pesquisa foi de 3,09
g/cm³.
41
3.1.6 Massa unitária e volume de vazios
Os ensaios para a obtenção da massa unitária e do volume de vazios dos
agregados da presente pesquisa, foram realizados de acordo com o “método C”
descrito na NBR NM 45 (ABNT, 2006). Os resultados foram calculados pelas
equações 15 e 16:
ρ =mar−mr
𝑉 (15)
𝐸𝑣 =100[(𝑑1𝑝𝑤)−𝑝
d1pw (16)
Onde:
ρ = é a massa unitária do agregado;
mar = é a massa do recipiente do agregado;
mr = é a massa do recipiente vazio;
V = é o volume do recipiente;
Ev = é o índice do volume de vazios nos agregados;
d1 = é a massa específica do agregado seco;
ρw = é a massa específica da água;
Nos resultados apresentados na Tabela 6, é possível observar que o agregado
miúdo reciclado possui maior volume de vazios que o agregado miúdo natural, o que
é explicado pelo maior número de poros que o agregado gerado a partir de RCC tem
em relação à areia.
Tabela 6 - Massa unitária e volume de vazios dos agregados
Massa Unitária (g/cm³) Volume de Vazios (%)
Agregado Miúdo de RCC 1,28 46,44
Agregado Miúdo Natural 1,55 41,06
Agregado Graúdo 1,42 42,97
42
3.2 DOSAGEM EXPERIMENTAL E ENSAIOS DO CONCRETO
Como já mencionado, o método de dosagem utilizado para a produção dos
concretos desta pesquisa foi o método IBRACON, também conhecido como IPT-
EPUSP (HELENE, 2005). Esta metodologia tem por objetivo a obtenção de diagramas
de dosagem, bem como, modelos matemáticos que visam auxiliar na escolha do traço
ideal de um concreto com determinado tipo de cimento, agregados e demais
elementos utilizados na dosagem, assim, conhecida alguma das propriedades
necessárias, pode-se prever as proporções de mistura para sua obtenção.
Para a construção do diagrama de dosagem são necessários no mínimo três
pontos, correlacionando resistência à compressão, relação água/cimento e consumo
de cimento. Então, a partir dessa análise, para a obtenção desses dados, se fez
necessário a realização de ensaios no concreto, tanto no estado fresco, como no
estado endurecido. Este tópico irá abordar esses ensaios (Tabela 7), bem como, o
processo de obtenção dos traços dos concretos utilizados para a realização do estudo.
Tabela 7 – Ensaios para a caracterização dos concretos
Ensaios Normas
Concreto - Determinação da consistência pelo
abatimento do tronco de cone ABNT NBR NM 67/1998
Concreto fresco - Determinação da massa específica e
do teor de ar pelo método gravimétrico ABNT NBR 9833/2008
Argamassa e concreto endurecidos - Determinação
da absorção de água por imersão ABNT NBR 9778/2005
Concreto - Ensaio de compressão de corpos-de-prova
cilíndricos ABNT NBR 5739/2007
3.2.1 Obtenção dos traços
Após a realização da caracterização dos materiais, foi a determinação do teor
ideal de argamassa (alpha) utilizando um traço intermediário (m=?), essa proporção
de argamassa é encontrada a partir de tentativas e observações. Para isso foi fixado
43
o abatimento do tronco de cone em 70 mm ± 10, conforme é indicado por na Tabela
8.
Tabela 8 – Consistência do concreto em função do tipo de elemento estrutural
Elemento estrutural Abatimento (mm)
Pouco armada Muito armada
Laje ≤ 60 ± 10 ≤ 70 ± 10
Viga e parede armada ≤ 60 ± 10 ≤ 80 ± 10
Pilar do edifício ≤ 60 ± 10 ≤ 80 ± 10
Paredes de fundação, sapatas, tubulões ≤ 60 ± 10 ≤ 70 ± 10
Fonte: Adaptado de Helene e Terzian, 1993 (p235).
3.2.1.1 Ensaio de abatimento do tronco de cone
Fixado o valor desejado do abatimento do tronco, segue-se a NBR NM 67
(ABNT, 1998). Primeiramente, para se obter o traço ideal que tenha esse abatimento,
é necessário encontrar a proporção adequada de argamassa (α), para isso, foi
utilizado um traço intermediário em 1:5,0 (cimento: agregados secos, em massa); em
que esse teor ideal de argamassa foi encontrado por tentativas, em que se foi
acrescentando aos poucos cimento e areia na mistura.
Na medida que o concreto se encontrava coeso, realizou-se o ensaio de
abatimento do tronco de cone (Figura 11) visando obter o valor fixado de 70 mm ± 10.
Caso, esse abatimento não fosse atingido, água ia sendo acrescentada a mistura para
que a consistência desejada do concreto fosse alcançada. Assim, determinou-se o
teor de argamassa e quantidade de água necessários para o traço intermediário. Em
seguida, foram executados mais dois traços, com o mesmo teor de argamassa que o
traço intermediário, um mais pobre em cimento e outro mais rico em cimento, a fim de
se obter três pontos para a curva de comportamento.
44
Figura 11 - Realização do ensaio do abatimento do tronco de cone
No final desse processo, foi possível obter, o teor ideal de argamassa do
concreto, como já citado, bem como a relação a/c dos traços. O teor ideal de
argamassa encontrado no traço intermediário foi α=51%; esse teor foi fixado para
todos os traços, tanto do concreto utilizado como referência como do concreto com
presença de agregados de RCC.
3.2.1.2 Traços definitivos
As tabelas 9 e 10, mostram os traços obtidos, do concreto de referência (CRef)
e do concreto com presença de RCC (CRcc). Lembrando que o CRcc, é um concreto
em que há substituição de 50% do agregado miúdo natural por agregado miúdo
gerado a partir de resíduos da construção civil.
É possível observar nessas tabelas, que houve aumento da relação a/c nos
traços do CRcc, fato que se explica pela grande diferença do teor de absorção de
água do agregado miúdo de RCC em relação ao agregado miúdo natural, em que o
agregado miúdo de RCC possui um teor de absorção de água aproximadamente 11
45
vezes maior em relação ao agregado miúdo natural, como observado no item 3.1.4 da
presente pesquisa.
Tabela 9 - Traços calculados a partir do estudo de dosagem - CRef
Traço em massa
Cref
[1 : a : b]
Teor de argamassa (α=51%)
Rico [1 : 3,5] Intermediário [1 : 5,0] Pobre [1 : 6,5]
1 : 1,30 : 2,20 1 : 2,06 : 2,94 1 : 2,83 : 3,67
Relação a/c 0,44 0,49 0,58
Relação água/
materiais secos 9,70% 8,16% 7,73%
Tabela 10 - Traços calculados a partir do estudo de dosagem – CRcc
Traço em
massa
Cref
[1 : a : rcc : b]
Teor de argamassa (α=51%)
Rico [1 : 3,5] Intermediário [1 : 5,0] Pobre [1 : 6,5]
1 : 0,65 : 0,65 : 2,20 1 : 1:03 : 1,03 : 2,94 1 : 1,42 : 1,42 : 3,67
Relação a/c 0,60 0,65 0,77
Relação água/
materiais
secos
13,33% 10,83% 10,27%
46
3.2.2 Massa específica e teor de ar incorporado
Após a obtenção dos traços definitivos, o próximo passo seguido neste estudo
foi a determinação da massa específica do concreto no estado fresco e também do
teor de ar incorporado. Estes dados, além de caracterizar o concreto no estado fresco,
são utilizados para o cálculo do consumo de cimento do concreto.
Essas determinações da massa específica e do teor de ar incorporado do
concreto no estado fresco foram feitas através da NBR 9833 (ABNT, 2008), em que,
após a produção do concreto, o mesmo foi colocado em um recipiente de volume
conhecido, em litros, seguindo as recomendações de adensamento e arrasamento da
amostra. Posteriormente a esse processo, foi pesada a massa do concreto presente
no recipiente e como o volume desse recipiente já era conhecido, foi possível
encontrar a massa específica do concreto no estado fresco em kg/dm³ através da
seguinte Equação 17:
γcf =Mcf
𝑉𝑟 (17)
Onde:
γcf = é a massa específica do concreto no estado fresco (kg/dm³);
Mcf = é a massa do recipiente (kg);
Vr = é o volume do recipiente (dm³);
Tendo sido calculada a massa específica do concreto no estado fresco, somado
a outros dados obtidos durante esta pesquisa, foi possível a determinação do teor de
ar incorporado ou aprisionado ao concreto fresco, expresso em %, através da
Equação 18:
𝑡𝑒𝑜𝑟 𝑑𝑒 𝑎𝑟 (%) = (1 −γcf
γca) ∗100 (18)
Em que a massa específica do concreto fresco é dada pela Equação 19:
47
γca = (Mc+Mm+Mg+Ma
Mc
γc∗
Mm
γm∗
Mg
γg+𝑀𝑎
) (19)
Onde:
γca = é a massa específica do concreto no estado fresco (kg/dm³), sem
considerar o volume de ar aprisionado ou incorporado;
Mc = é a massa de cimento (kg);
Mm = é a massa de agregado miúdo seco (kg);
Mg = é a massa de agregado graúdo seco (kg);
Ma = é a massa de água (kg);
γc = é a massa específica do cimento (kg/dm³);
γm = é a massa específica do agregado miúdo (kg/dm³);
γg = é a massa específica do agregado graúdo (kg/dm³);
3.2.3 Preparo, moldagem e cura dos corpos de prova
Posteriormente à realização dos ensaios do concreto no estado fresco, é feito
o preparo, moldagem e cura dos corpos de prova de concreto seguindo os
procedimentos da NBR 5738 (ABNT, 2009). Neste estudo, como mencionado no item
3.2.1, produziu-se 6 traços, sendo 3 deles correspondentes ao concreto de referência,
em que não há presença de RCC, e os outros 3 traços correspondentes ao concreto
com presença de agregado miúdo de RCC.
Para cada traço, foram moldados 11 corpos de prova, cilíndricos de 10cm de
diâmetro e 20cm de altura, sendo adotado o processo de adensamento mecânico,
através de vibração externa (Figura 12). A cura dos corpos de prova foi realizada ao
ar nas primeiras 24 horas (Figura 13) e após esse período, os corpos de prova foram
desmoldados e curados em câmara úmida até a data de execução dos ensaios do
concreto no estado endurecido, que no caso deste estudo, foram aos 7 e 28 dias de
idade.
48
Figura 12 - Adensamento mecânico, através de vibração externa
Figura 13 - Cura dos corpos de prova realizada ao ar nas primeiras 24 horas
49
Desses 11 corpos de prova moldados para cada traço, 4 deles foram
destinados à realização do ensaio de compressão aos 7 dias de idade, 4 para
resistência à compressão aos 28 dias de idade e os outros 3 corpos de prova de
concreto restantes, foram utilizados para a realização do ensaio de absorção de água
por imersão, também aos 28 dias de idade do concreto.
3.2.4 Resistência Mecânica
É importante citar que concretos com classes de resistência inferior à C20 não
são estruturais segundo a NBR 8953 (ABNT, 2015), portanto, este estudo visou obter
nos concretos produzidos, resistências iguais ou maiores ao limite estabelecido pela
norma. A resistência à compressão simples dos concretos produzidos foi obtida pela
NBR 5738 (ABNT, 2007), utilizando uma prensa que é apresentada na Figura 14.
Figura 14 - Corpo de prova posicionado na prensa hidráulica
50
A resistência à compressão axial foi calculada segundo a Equação 20.
fc =4F
𝜋𝑥𝐷² (20)
Onde:
fc = é a resistência à compressão, em megapascals;
F = é a força máxima alcançada, em newtons;
D = é o diâmetro do corpo-de-prova, em milímetros;
3.2.5 Absorção de água por imersão
A análise da absorção de água do concreto foi utilizada como uma medida
indireta da durabilidade desse concreto, já que quanto maior a absorção de água de
um concreto, maior a tendência de ingresso de agentes agressivos.
A norma utilizada para determinação da absorção de água dos concretos
produzidos foi a NBR 9778 (ABNT, 2005), em que a absorção de água é obtida pela
imersão do corpo de prova do concreto em água. Primeiramente, colocou-se o corpo
de prova em estufa à temperatura de aproximadamente 105ºC durante 72h (Figura
15), e então, pesou-se o mesmo; o próximo passo foi deixá-lo imerso em água durante
72h (Figura 16) e também aferir sua massa. Esse processo foi repetido para cada
corpo de prova da pesquisa.
51
Figura 15 - Corpos de prova em estufa
Figura 16 - Corpos de prova prontos para serem imersos em água
52
Com a massa do corpo de prova seco em estufa e a massa do corpo de prova
saturado, foi possível obter a absorção de água do concreto por imersão pela Equação
21:
A =Msat−Ms
𝑀𝑠 x 100 (21)
Onde:
A = absorção da água por imersão, em porcentagem;
Ms = massa do corpo de prova seco em estufa, em gramas;
Msat = massa do corpo de prova saturado, em gramas;
3.3 ESTUDO DO CONCRETO
Após a realização das etapas de preparação e caracterização dos materiais,
da dosagem experimental e da realização dos ensaios do concreto no estado fresco
e endurecido, foram obtidos todos os dados necessários para a construção do
diagrama de dosagem, que possibilitou a análise das correlações entre as
propriedades dos concretos produzidos neste estudo.
Como já mencionado no item 2.3.1, é possível obter o diagrama de dosagem
de um concreto através das chamadas “Leis de Comportamento”, que representam
os modelos matemáticos, que além de possibilitar a construção desse diagrama,
também propiciam o cálculo das propriedades teóricas dos concretos produzidos, e
são expressas pelas Equações 1,2 e 3 que já foram mencionadas no presente
trabalho:
𝑓𝑐𝑗 =𝑘1
𝑘2𝑎/𝑐 (Lei de Abrams) (1)
𝑚 = 𝑘3 + 𝑘4 ∗ 𝑎/𝑐 (Lei de Lyse) (2)
𝐶 =1000
𝑘5+𝑘6∗𝑚 (Lei de Molinari) (3)
53
Onde:
fcj = Resistência à compressão axial do concreto, à idade “j” (MPa);
(a/c) = Relação água/cimento (kg/kg);
a = Teor de agregado miúdo seco por kg de cimento, em massa (kg);
m = teor de agregado total por quilograma de cimento, em massa (kg);
C = consumo de cimento por metro cúbico de concreto adensado (kg/m³);
k1, k2, k3, k4, k5 e k6 = constantes que dependem exclusivamente dos
materiais (cimento, agregado miúdo, agregado graúdo e aditivos);
Para a obtenção das equações, dos concretos produzidos nesta pesquisa, foi
necessário utilizar o conceito de “regressão linear simples”.
3.3.1 Equação para Lei de Abrams
A resistência à compressão de um concreto correlaciona-se com a relação
água/cimento através das curvas apresentadas na Figura 17, e que estão presentes
no 1º quadrante do Diagrama de Dosagem.
Figura 17 - Curvas representativas ao quadrante de Abrams no Diagrama de
Dosagem dos concretos de cimento Portland
Fonte: Helene e Terzian, 1993.
54
Em que, a equação que representa cada curva é dada pela Equação 1:
𝑓𝑐𝑗 =𝑘1
𝑘2𝑎/𝑐 (Lei de Abrams) (1)
Onde:
fcj = Resistência à compressão axial do concreto, à idade “j” (MPa);
(a/c) = Relação água/cimento (kg/kg);
k1, k2 = constantes que dependem exclusivamente dos materiais;
Para obter a equação correspondente dos concretos produzidos no presente
estudo, primeiramente foi necessário determinar o valor dos coeficientes “k1” e “k2”,
para isso linearizou-se a “Lei de Abrams”, através de logaritmos e com o “Método dos
Mínimos Quadrados” foi possível obter a equação de Abrams para os concretos
confeccionados nesta pesquisa e posteriormente construir o respectivo quadrante no
diagrama de dosagem
3.3.2 Equação para Lei de Lyse
A quantidade de agregados de um concreto também definida como teor de
materiais secos, chamada de “m” do traço unitário, é diretamente proporcional à
relação a/c, desde que a consistência do concreto, medida pelo ensaio do abatimento
do tronco de cone seja mantida. Lembrando que essa afirmação só é válida, quando
se analisa concretos que se utilizaram do mesmo conjunto de materiais para sua
produção.
Essa relação é dada pela seguinte Equação 2:
𝑚 = 𝑘3 + 𝑘4 ∗ 𝑎/𝑐 (Lei de Lyse) (2)
Onde:
(a/c) = Relação água/cimento (kg/kg);
m = teor de agregado total por quilograma de cimento, em massa (kg);
k3, k4 = constantes que dependem exclusivamente dos materiais;
55
E está representada no 4º quadrante do diagrama de dosagem, conforme a
Figura 18:
Figura 18 - Curvas representativas ao quadrante de Lyse no Diagrama de Dosagem
dos concretos de cimento Portland
Fonte: Helene e Terzian, 1993.
Para obter a equação da Lei de Lyse correspondente dos concretos produzidos
no presente estudo, primeiramente foi necessário determinar o valor dos coeficientes
“k3” e “k4”, para isso utilizou-se o “Método dos Mínimos Quadrados”. Com a equação
obtida, construiu-se o respectivo quadrante no diagrama de dosagem.
3.3.3 Equação para Lei de Molinari
O consumo de cimento de um concreto correlaciona-se com o a quantidade de
agregados, o “m” no traço desse concreto, através da Equação 3:
𝐶 =1000
𝑘5+𝑘6∗𝑚 (Lei de Molinari) (3)
Essa relação está representada no 3º quadrante do diagrama de dosagem,
conforme a Figura 19:
56
Figura 19 - Curva representativa ao quadrante de Molinari no Diagrama de Dosagem
dos concretos de cimento Portland
Fonte: Helene e Terzian, 1993.
Para obter a equação correspondente dos concretos produzidos no presente
estudo, primeiramente foi necessário linearizar a “Lei de Molinari” para permitir, assim,
o uso do “Método dos Mínimos Quadrados”, obtendo-se a equação dos concretos
confeccionados na pesquisa, foi construído o respectivo quadrante no diagrama de
dosagem.
57
4 RESULTADOS
Neste tópico são apresentados os resultados obtidos no presente estudo, tanto
dos ensaios realizados do concreto no estado fresco, como dos ensaios do concreto
no estado endurecido. Além dos resultados desses ensaios, este tópico apresenta as
equações das “Leis de Comportamento”, o cálculo do consumo de cimento e os
diagramas de dosagem para cada concreto produzido. No final, foram feitas
simulações comparativas da utilização do (CRcc) em relação ao (CRef).
4.1 CONCRETO NO ESTADO FRESCO
4.1.1 Trabalhabilidade
Percebeu-se no concreto com presença de agregados miúdos de RCC, perda
de trabalhabilidade e coesão, durante o processo de dosagem, comparado ao
concreto utilizado como referência, quando se utilizou a mesma relação a/c. Portanto,
foi observada a necessidade de adição de água no concreto com agregado reciclado
para manutenção da trabalhabilidade. Lembrando que neste estudo, não foi utilizado
nenhum tipo de aditivo, pois um dos objetivos do mesmo, foi verificar a influência que
a substituição parcial do agregado miúdo natural por agregado miúdo de RCC tem em
concretos de cimento Portland.
4.1.2 Massa específica e teor de ar incorporado
A massa específica média no estado fresco encontrada para o concreto
utilizado como referência foi de 2,43kg/dm³, já no concreto com presença de agregado
reciclado foi encontrada uma massa específica média de 2,38kg/dm³. Portanto,
observou-se que a massa específica do concreto no estado fresco, diminuiu quando
houve substituição parcial de agregado miúdo natural por agregado miúdo de RCC.
Isso pode ser explicado pelo fato de que a massa específica do concreto é diretamente
ligada à massa específica dos agregados utilizados em sua produção. Além disso, o
concreto com presença de RCC possui maior porosidade, o que acarreta, além de um
maior consumo de água em sua produção, diminuição da massa específica.
58
Em relação, ao teor de ar incorporado, não foi possível encontrar valores
satisfatórios na presente pesquisa, pois a variabilidade nos resultados foi significativa,
sendo necessária a realização de novos estudos para melhor análise desse
parâmetro.
4.2 CONCRETO NO ESTADO ENDURECIDO
4.2.1 Absorção de água por imersão
Conforme observa-se na Figura 20, a absorção média de água do concreto de
referência no estado endurecido foi de 3,42%, já o concreto com presença de
agregado miúdo de RCC teve absorção média de água de 8,61%. Ao analisar-se
esses resultados, observou-se que quando houve substituição parcial do agregado
miúdo natural por agregado miúdo de RCC, ocorreu aumento da relação a/c, que é
consequência do maior do número de vazios que o concreto com RCC possui, que
por sua vez acarreta diminuição da massa específica e aumento da absorção de água.
Figura 20 - Absorção de água dos concretos depois de 28 dias de cura
0,00%
1,00%
2,00%
3,00%
4,00%
5,00%
6,00%
7,00%
8,00%
9,00%
10,00%
Te
or
de
ab
so
rção
de
águ
a m
éd
io d
os
co
ncre
tos
CRcc
CRef
59
4.2.2 Resistência mecânica
A Tabela 11 apresenta os resultados encontrados para resistência à
compressão aos 7 e 28 dias de idade dos concretos produzidos nesta pesquisa, bem
como o desvio padrão e coeficiente de variação correspondentes. Além disso, a
Tabela 11 mostra a taxa de crescimento de resistência à compressão que os
concretos produzidos tiveram aos 28 dias de idade em relação aos 7 dias de idade.
Tabela 11 - Resultados do ensaio de resistência à compressão
REF Relação
a/c
Fc 7 d
(Mpa)
D.P.
7 d
C.V.
7 d
Fc 28 d
(Mpa)
D.P.
28 d
C.V.
28 d
Taxa
de
Cresc.
Taxa de
Cresc.
(Média)
Traço
1:3,5 0,44 45,09 2,24 4,97% 50,59 0,88 1,74% 12,20%
10,77% Traço
1:5,0 0,49 31,98 1,55 4,85% 32,85 2,64 8,04% 2,72%
Traço
1:6,5 0,58 25,86 1,59 6,15% 30,36 0,53 1,75% 17,40%
RCC Relação
a/c
Fc 7 d
(Mpa)
D.P.
7 d
C.V.
7 d
Fc 28 d
(Mpa)
D.P.
28 d
C.V.
28 d
Taxa
de
Cresc.
Taxa de
Cresc.
(Média)
Traço
1:3,5 0,60 31,19 0,48 1,54% 37,35 0,71 1,90% 19,75%
55,81% Traço
1:5,0 0,65 20,81 0,29 1,39% 36,14 1,89 5,23% 73,67%
Traço
1:6,5 0,77 20,48 0,05 0,24% 35,64 0,72 2,02% 74,02%
Observou-se que aos 7 dias de idade, o concreto utilizado como referência,
apresentou maior resistência à compressão que o concreto com presença de
agregados de RCC, em todos os traços. No entanto, foi possível observar que aos 28
dias de idade do concreto, houve um aumento mais significativo da resistência à
60
compressão, do concreto com RCC em sua composição. Este dado foi visualizado
através da taxa de crescimento média da resistência à compressão, em que se
observa que o CRcc teve taxa de crescimento média, aproximadamente 5 vezes maior
que o CRef. Isso pode ser explicado por uma possível reação pozolânica que os finos
do agregado miúdo de origem cerâmica, utilizado na produção desse concreto, podem
ter provocado.
Ainda há a possibilidade de que a alta taxa de absorção de água, dos
agregados provenientes de RCC, possa ter originado um concreto com menor relação
a/c final e por consequência maior resistência à compressão, isso pode ser observado
principalmente nos concretos com maior presença de agregados em sua composição,
ou seja, concretos com maior teor de materiais secos, tais como o CRcc (Traço 1:5,0)
e CRcc (Traço 1:6,5), principalmente aos 28 dias de idade desses concretos.
4.3 EQUAÇÕES DE DOSAGEM
Para encontrar as equações de dosagem foi utilizado o “Método dos Mínimos
Quadrados” conforme citado no item 3.3 do presente trabalho. A Tabela 12 mostra a
resistência à compressão dos concretos produzidos em função da relação a/c (Lei de
Abrams), já a Tabela 13 mostra o consumo de cimento para cada traço desta
pesquisa, utilizando a Equação 5 citada no item 2.3.1, pois estes dados são
necessários para que seja possível obter as equações da Lei de Molinari. Por fim, na
Tabela 14, estão presentes as equações que representam o teor de agregados secos
em função da relação a/c (Lei de Lyse) e o consumo de cimento em relação ao teor
de agregados secos (Lei de Molinari).
61
Tabela 12 – Resistência à compressão em função da relação a/c
Concreto
Equações para Lei de Abrams
7 dias 28 dias
CRef
CRcc
Tabela 13 – Consumo de cimento para cada traço produzido
Concreto Traço C (kg/m³)
CRef
[ 1 : 3,5 ] 504,05
[ 1 : 5,0 ] 371,34
[ 1 : 6,5 ] 295,79
CRcc
[ 1 : 3,5 ] 456,86
[ 1 : 5,0 ] 357,89
[ 1 : 6,5 ] 295,04
fc7 =𝟐𝟐𝟑,𝟖𝟓
𝟒𝟑,𝟕𝟖𝒂/𝒄 fc28 =𝟏𝟗𝟔,𝟐𝟎
𝟐𝟕,𝟓𝟖𝒂/𝒄
fc7 =𝟗𝟑,𝟖𝟖
𝟕,𝟕𝟑𝒂/𝒄 fc28 =𝟒𝟐,𝟗𝟑
𝟏,𝟐𝟖𝒂/𝒄
62
Tabela 14 – Teor de agregados secos em função da relação a/c e consumo de cimento
em relação ao teor de agregados secos
Concreto Equações para
Lei de Lyse Equações para Lei de Molinari
CRef m = -5,50 + 20,86.a/c
CRcc m = -6,25 + 16,70.a/c
4.4 DIAGRAMA DE DOSAGEM E CURVAS DE ABSORÇÃO
A partir das “Leis de Comportamento”, foi possível obter o diagrama de
dosagem. A Figura 21 representa o diagrama de dosagem dos concretos produzidos
aos 7 e 28 dias de idade, já a Figura 22 propõe uma curva que relaciona a absorção
de água dos concretos com a relação a/c. Por fim, a Figura 23, propõe outra curva em
que a absorção de água dos concretos é relacionada com a resistência à compressão,
aos 28 dias de idade, dos mesmos.
C =𝟏𝟎𝟎𝟎
𝟎,𝟑𝟔+𝟎,𝟒𝟕.𝒎
C =𝟏𝟎𝟎𝟎
𝟎,𝟕𝟗+𝟎,𝟒.𝒎
63
Figura 21 - Diagrama de Dosagem dos concretos aos 7 e 28 dias de idade
64
Figura 22 - Curva absorção de água do concreto com 28 dias de cura x relação a/c
Figura 23 - Curva absorção de água do concreto com 28 dias de cura x resistência à
compressão
0%
1%
2%
3%
4%
5%
6%
7%
8%
9%
10%
0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1
Ab
so
rção
de
águ
a d
os c
on
cre
tos
Relação a/c
CRef CRcc
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
1% 2% 3% 4% 5% 6% 7% 8% 9% 10%
Resis
tên
cia
à c
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pre
ssã
o (
Mp
a)
Absorção de água dos concretos
CRef CRcc
65
4.5 SIMULAÇÕES DA APLICAÇÃO DO CRCC
Com base nas equações de dosagem calculadas nesta pesquisa, foi possível
realizar estudos comparativos do comportamento dos concretos produzidos,
utilizando como referência a resistência média à compressão aos 28 dias de 35MPa
e o consumo de cimento em 350 kg/m³, que são parâmetros comumente utilizados
nas obras brasileiras. Então, chegou-se as Tabelas 15 e 16 que apresentam essa
comparação entre o concreto utilizado como referência e o concreto com presença de
agregado miúdos de origem cerâmica em sua composição.
Tabela 15 - Propriedades dos concretos estudados fixando-se a resistência à compressão em 35 MPa
Tabela 16 - Propriedades dos concretos estudados fixando-se o consumo de cimento em 350kg/m³
Concreto fc28
(Mpa) a/c
m
(kg)
Consumo
cimento
(kg/m³)
Relação
água/materiais
secos (%)
Massa
específica
(kg/dm³)
CRef 35 0,52 5,35 347,88 8,19 2,39
CRcc 35 0,82 7,44 265,53 9,72 2,46
Concreto
Consumo
cimento
(kg/m³)
m
(kg) a/c
fc28
(Mpa)
Relação
água/materiais
secos (%)
Massa
específica
(kg/dm³)
CRef 350 5,32 0,52 34,96 8,23 2,39
CRcc 350 5,17 0,68 36,29 11,02 2,39
66
Pode-se observar na Tabela 15, que alguns resultados foram diferentes do que
era esperado. Por exemplo, a maior quantidade de poros do concreto com presença
de RCC, fez com que o mesmo necessitasse de mais água em sua produção, o que
era esperado. No entanto, esse concreto possui maior massa específica e menor
consumo de cimento que o concreto de referência, diferentemente do esperado. É
possível que o resíduo cerâmico tivesse um certo grau de atividade pozolânica e, com
isso, formado C-S-H secundário e maior estrutura resistente, influenciando nos
resultados, haja visto, principalmente, o baixo consumo de cimento necessário para
se atingir 35Mpa de resistência à compressão aos 28 dias.
Já na Tabela 16, é possível observar que para maiores consumos de cimento,
a diferença de resistência à compressão do concreto, aos 28 dias, é pequena.
Também, há o fato da curva de Abrams do CRcc crescer de maneira suave o que
influenciou neste resultado. Novamente, pela maior quantidade de água consumida
pelo CRcc, devido sua maior quantidade de poros, seria esperado que o mesmo
possuísse uma menor densidade e menor resistência mecânica que o concreto
utilizado como referência. Porém, é possível que a suposta atividade pozolânica do
RCC também tenha influenciado nesses resultados.
67
5 CONCLUSÃO
5.1 CONSIDERAÇÕES FINAIS
De acordo com os resultados obtidos neste trabalho é possível fazer algumas
considerações:
Há um aumento da relação a/c ao substituir-se parcialmente agregado
miúdo natural por agregado miúdo de origem cerâmica; pois quando utilizada a
mesma relação a/c, há perda de trabalhabilidade e coesão do CRcc em comparação
ao CRef, fazendo com que o primeiro necessite de maior quantidade de água em sua
produção.
Foi encontrada uma maior massa específica média no estado fresco do
concreto utilizado como referência em relação ao concreto com presença de RCC, o
que pode ser explicado pela maior quantidade de poros que o CRcc possui em relação
ao Cref. Essa diferença de resultados, pode ser explicada, pois no primeiro caso, não
há fixação dos parâmetros utilizados, ao contrário da simulação realizada no item 4.5.
O menor consumo de cimento do CRcc em relação ao CRef,
principalmente no traço rico em cimento, pode ser explicado por uma suposta
atividade pozolânica que o resíduo de origem cerâmica, o que é observado também
quando analisou-se as equações de dosagem fixando-se um valor de resistência à
compressão de 35MPa.
A absorção média de água do concreto utilizado como referência foi de
3,42%, ao passo que a absorção do concreto com agregado reciclado foi de 8,61%;
fato que pode ser explicado pela maior porosidade do CRcc em virtude da maior
porosidade dos agregados utilizados em sua produção.
Em relação a resistência à compressão aos 7 dias de idade do concreto,
o CRef apresentou maior valor do que o CRcc, fato que não se repetiu aos 28 dias,
visto que houve um aumento significativo da resistência mecânica do concreto com
RCC em sua composição, o que pode ser explicado por um possível efeito pozolânico
que os finos do agregado miúdo de origem cerâmica utilizado na produção desse
concreto possam ter causado.
68
5.2 SUGESTÕES PARA TRABALHOS FUTUROS
Determinar o índice de desempenho dos finos do resíduo de origem
cerâmica através da NBR 5752 (ABNT, 2014) a fim de observar se o mesmo tem ou
não efeito pozolânico no concreto.
Produzir concretos com diferentes teores de substituição do agregado
miúdo natural pelo agregado miúdo de origem cerâmica;
Substituir a utilização do agregado miúdo de RCC classe vermelho
(resíduos cerâmicos) por agregado miúdo de RCC classe cinza (resíduos à base de
cimento);
Estudar a viabilidade econômica e o custo benefício da produção desse
tipo de concreto em obra;
Utilizar os finos do resíduo de material cerâmico em substituição ao
cimento visando verificar se o mesmo pode ou não ser utilizado como adição mineral
no concreto.
69
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