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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

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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

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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

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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

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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.

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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.

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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.

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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

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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

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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

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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

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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.

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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.

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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.

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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.

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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

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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).

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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.

Page 19: Leonardo Machado de Machado - UFSM

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).

Page 20: Leonardo Machado de Machado - UFSM

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,

Page 21: Leonardo Machado de Machado - UFSM

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.

Page 22: Leonardo Machado de Machado - UFSM

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).

Page 23: Leonardo Machado de Machado - UFSM

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.

Page 24: Leonardo Machado de Machado - UFSM

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)

Page 25: Leonardo Machado de Machado - UFSM

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);

Page 26: Leonardo Machado de Machado - UFSM

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;

Page 27: Leonardo Machado de Machado - UFSM

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

Page 28: Leonardo Machado de Machado - UFSM

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.

Page 29: Leonardo Machado de Machado - UFSM

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.

Page 30: Leonardo Machado de Machado - UFSM

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

Page 31: Leonardo Machado de Machado - UFSM

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.

Page 32: Leonardo Machado de Machado - UFSM

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.

Page 33: Leonardo Machado de Machado - UFSM

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.

Page 34: Leonardo Machado de Machado - UFSM

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.

Page 35: Leonardo Machado de Machado - UFSM

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

Page 36: Leonardo Machado de Machado - UFSM

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

Page 37: Leonardo Machado de Machado - UFSM

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

Page 38: Leonardo Machado de Machado - UFSM

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

Page 39: Leonardo Machado de Machado - UFSM

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)

Page 40: Leonardo Machado de Machado - UFSM

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.

Page 41: Leonardo Machado de Machado - UFSM

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

Page 42: Leonardo Machado de Machado - UFSM

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

Page 43: Leonardo Machado de Machado - UFSM

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.

Page 44: Leonardo Machado de Machado - UFSM

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

Page 45: Leonardo Machado de Machado - UFSM

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%

Page 46: Leonardo Machado de Machado - UFSM

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:

Page 47: Leonardo Machado de Machado - UFSM

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.

Page 48: Leonardo Machado de Machado - UFSM

48

Figura 12 - Adensamento mecânico, através de vibração externa

Figura 13 - Cura dos corpos de prova realizada ao ar nas primeiras 24 horas

Page 49: Leonardo Machado de Machado - UFSM

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

Page 50: Leonardo Machado de Machado - UFSM

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.

Page 51: Leonardo Machado de Machado - UFSM

51

Figura 15 - Corpos de prova em estufa

Figura 16 - Corpos de prova prontos para serem imersos em água

Page 52: Leonardo Machado de Machado - UFSM

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)

Page 53: Leonardo Machado de Machado - UFSM

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.

Page 54: Leonardo Machado de Machado - UFSM

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;

Page 55: Leonardo Machado de Machado - UFSM

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:

Page 56: Leonardo Machado de Machado - UFSM

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.

Page 57: Leonardo Machado de Machado - UFSM

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.

Page 58: Leonardo Machado de Machado - UFSM

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

Page 59: Leonardo Machado de Machado - UFSM

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

Page 60: Leonardo Machado de Machado - UFSM

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).

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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

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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

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63

Figura 21 - Diagrama de Dosagem dos concretos aos 7 e 28 dias de idade

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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

om

pre

ssã

o (

Mp

a)

Absorção de água dos concretos

CRef CRcc

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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

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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.

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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.

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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.

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69

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

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