Concreto auto adensável

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Concreto auto adensável

  1. 1. CONCRETO AUTO-ADENSÁVEL Bernardo Fonseca Tutikian Denise Carpena Dal Molin
  2. 2. Bernardo Fonseca Tutikian é engenheiro civil, formado pela Universidade Federal do Rio Grande do Sul (UFRGS) em 2002, mestre e doutor em engenharia, ambos os títulos obtidos também na UFRGS, em 2004 e 2007, respectivamente. Espe-cialização em materiais de construção, especifica-mente em dosagem de concretos auto-adensáveis (CAA). Foi distinguido com diversas premiações, entre as quais. Prêmios Falcão Bauer, Categoria Novos Materiais nos anos de 2005 e 2006; Prê-mio Sinduscon RS - Case Acadêmico, em 2006; Prêmio Melhores Práticas da Comunidade da Cons-trução, em 2007. Ex-bolsista da JICA (Japanease International Cooperation Agency) em dois cursos internacionais de especialização, sendo o primeiro no México, em 2005, com enfoque em ensaios não destrutivos, e o segundo no Japão, em 2007, focado em produção mais limpa com ênfase em tecnologias e técnicas ambientais. Atualmente é professor universitário nas Universidades de Caxias do Sul (UCS), na Universidade do Vale do Taquari (UNIVATES) e na Universidade do Vale dos Sinos (UNISINOS) em tecnologias construtivas e siste-mas estruturais. Também é orientador de trabalhos de conclusão de curso.
  3. 3. Concreto Auto-Adensável Bernardo Fonseca Tutikian Denise Carpena Dal Molin
  4. 4. Concreto Auto-Adensável © COPYR1GIIT L Dl TORA Pll LIDA Iodos os direitos reservados. E proibida a reprodução cotai ou parcial deste voluine.de qualquer forma ou por quaisquer meios, sem o consentimento expresso da editora. Coordetia(ão de Utnuah Téaikos Josiani Souza Rcrisão Marcelo Fontana Did£r(imti(<io Triall Composição Editorial Ltda. Este livro foi catalogado na Câmara Brasileira do Livro. Dados Internacionais de Catalogação na Publicação (CIP) (Câmara Brasileira do Livro, SP, Brasil) Tutikian, Bernardo Fonseca Concreto auto-adcnsávcl / Bernardo Fonseca Tutikian, Denise Carpena Dal Molin. — São Paulo: Pini, 2008. Bibliografia. ISBN 978-85-7266-211-6 1. Concreto auto-adensável 2. Construção de concreto Carpena. II.Título. I. Dal Molin, Denise 08-08836 CDD-620.136 índice para catálogo sistemático: 1. Concreto auto-adcnsávcl: Engenharia civil 620.136 EDITORA PINI LTDA Rua Anhaia, 964 - 01130-900 - São Paulo - SP - Brasil Telefone: (11)2173-2300 Fax: (11) 2173-2466 www.piniweb.com - manuais@pini.com.br l J edição, 1J tiragem. 2.000 exemplares, otitubro/08
  5. 5. Prefácios O livro CONCRETO AUTO-ADENSÁVEL vem suprir uma lacuna exis-tente no Brasil sobre essa tecnologia, já bastante difundida em outros países face a sua importancia técnica, econômica e ambiental. Não se trata de um tipo diferente de concreto e sim de uma técnica utilizada para a aplicação do material, trazendo inúmeras vantagens, tal como descrito no capítulo 1. Os autores adotaram uma abordagem prática e aplicada, descrevendo com propriedade as vantagens, limitações e dificuldades encontradas tanto in situ como em pré-moldados, fornecendo explicações científicas para escolha dos materiais constituintes, propriedades no estado fresco e endurecido, resistência, durabilidade e outras propriedades tecnológicas para esse tipo de técnica do concreto. No capítulo 5 são apresentados métodos de dosagem desenvolvidos pelos autores, o que representa um avanço de grande importancia tanto para estu-dantes quanto para profissionais da engenharia de concreto. Trata-se de um passo único para a utilização e divulgação da técnica, possibilitando a amplia-ção de seu uso. Essa primeira edição do livro, também traz um capítulo abrangente so-bre a viabilidade econômica do uso do concreto auto-adensável. A documen-tação fotográfica e explicativa torna o texto fácil e ilustrativo quanto aos tópicos discutidos. A linguagem escrita mesmo sendo técnica é de fácil com-prensão e absorção, tornando a leitura agradável. Vale ressaltar que trata-se de um livro voltado ao mercado brasileiro, podendo ser utilizado igualmente por graduandos, pós-graduandos, projetis-tas de estruturas e engenheiros em geral. A prof. Denise Dal Molin é muito conhecida e reconhecida tanto pelos pes-quisadores e como pelos profissionais do ramo e o prof. Bernado Tutikian despon-ta como uma promessa entre os jovens profissionais na engenharia brasileira. Prof. Dr. André Geyer
  6. 6. Os professores Denise Dal Molin e Bernardo Tutikian fazem renascer, no Brasil, a tecnologia do Concreto Auto-adensável. Conhecido há muito e utilizado em larga escala nos países desenvolvi-dos, o CAA é apresentado no livro de forma acessível, sustentável e mais hu-mana ao trabalhador que o aplica. Fazer de um material, que tem comprovadas qualidades técnicas, um produto fácil de dosar, com custos próximos aos concretos convencionais e com desempenho superior são algumas das inovações possíveis a partir desta obra. A Denise Dal Molin, nossa orientadora e amiga, com sua grande compe-tência, em uma linguagem clara e didática, torna sofisticados conceitos cien-tíficos da tecnologia do concreto de fácil compreensão, possibilitando o conhecimento das propriedades do material. Bernardo Tutikian, um brilhante jovem doutor, mostra no seu trabalho ser possível adaptar a tecnologia do CAA às condições e materiais brasileiros e sua utilização em larga escala, contribuindo assim com a melhoria da quali-dade das nossas estruturas. Prof. Dr. Vladimir Paulon
  7. 7. Sumário INTRODUÇÃO 7 1.1 Definição 9 1.2 Vantagens da Utilização do CAA 10 1.3 Utilização no Brasil e no Mundo 12 1.3.1 Aplicação do CAA em pré-moldados 13 1.3.2 Aplicação do CAA in situ 15 MATERIAIS CONSTITUINTES 27 2.1 Cimento 28 2.2 Adições Minerais 28 2.2.1 Quimicamente ativas 29 2.2.2 Sem atividade química 33 2.3 Agregados 33 2.3.1 Miúdos 33 2.3.2 Graúdos 35 2.4 Aditivos 35 2.4.1 Plastificantes e superplastificantes 36 2.4.2 Modificadores de viscosidade 39 2.5 Água 39 CW NO ESTADO FRESCO 41 3.1 Reologia 42 3.2 Pressão nas fôrmas 43 3.3 Ensaios para Controle da Trabalhabilidade 45 3.3.1 SlumpJlow test 47 3.3.2 Slump Jlow T50cm test 50 3.3.3 J-ring test 50 3.3.4 V-funnel test 52 3.3.5 L-box test 54 3.3.6 U-box test 56 3.3.7 Fill-boxtest 58
  8. 8. 3.3.8 U-shaped pipe test 60 3.3.9 Orímet test 62 3.3.10 Considerações finais 63 3.4 Limitações e Dificuldades 63 CAA NO ESTADO ENDURECIDO 67 MÉTODOS DE DOSAGEM 71 5.1 Método de Dosagem Proposto por Tutikian 72 5.1.1 Passo 1 - Escolha dos materiais 72 5.1.2 Passo 2 - Determinação do teor ideal de argamassa seca 74 5.1.3 Passo 3 - Determinação dos traços rico, intermediário e pobre 77 5.1.4 Passo 4 - Colocação do aditivo superplastificante e conseqüente segregação 78 5.1.5 Passo 5 - Acerto dos finos por substituição 78 5.1.6 Passo 6 - Ensaios de trabalhabilidade até o CCV virar CAA 80 5.1.7 Passo 7 - Comparação do CAA com e sem VMA 80 5.1.8 Passo 8 - Ensaios da resistência à compressão nas idades determinadas 81 5.1.9 Passo 9 - Desenho do diagrama de dosagem 81 5.1.10 Exemplo de dosagem pelo método Tutikian 81 5.1.11 Considerações finais sobre o método de dosagem proposto por Tutikian ....90 5.2 Método de Dosagem Proposto por Tutikian <5í Dal Molin 91 5.2.1 Escolha dos materiais 92 5.2.2 Determinação do esqueleto granular 93 5.2.3 Determinação da relação água/cimento ou teor do aditivo superplastificante 97 5.2.4 Mistura dos traços rico, intermediário e pobre 98 5.2.5 Ensaio das propriedades mecânicas e de durabilidade nas idades determinadas 100 5.2.6 Desenho dos diagramas de dosagem e desempenho 100 5.2.7 Exemplo de dosagem utilizando o método Tutikian <Sí Dal Molin 105 VIABILIDADE ECONÔMICA DO USO DO CAA 1 17 6.1 Indústria de Pré-Moldados 118 6.2 Aplicações Convencionais 120 6.3 Aplicações Especiais 123 TENDÊNCIAS FUTURAS DO USO DO CAA 131 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 133
  9. 9. Introdução 1 pesar de o concreto ser o material de construção mais utilizado no mundo, atualmente nào se pode mais considerar apenas o estudo de concretos convencionais (CCV). O mercado e as técnicas construtivas exigem concretos que apresentem características espe-ciais, como os concretos de alta resistência, de alto desempenho, auto-adensáveis, com fibras, com altos teores de adições pozolânicas, aparentes, coloridos, brancos e sustentáveis, entre outros. Para suprir essa demanda, um avanço na área da tecnologia de concreto tem ocorrido nas últimas décadas. Dentro desse contexto, foi desenvolvido no Japão, em 1988, o concreto auto-adensável (CAA), que é capaz de se moldar nas fôrmas por conta própria e preencher, sem necessidade nenhuma de vibração ou compactação externa de qualquer natureza, os espaços destinados a ele. O CAA é claramente uma das áreas da tecnologia do concreto que tem o maior potencial de desenvolvimento. O CAA não é apenas um
  10. 10. novo lipo de concreto senão uma tecnologia que, quando aplicada cor-retamente, proporciona propriedades diferentes e, principalmente, no-vas oportunidades. Com a utilização do CAA, a estrutura deve ser analisada de uma forma integral, em que tanto o processo construtivo quanto a concepção arquitetônica possam ser otimizados. No Brasil, o estudo e principalmente a utilização do CAA ainda estão muito aquém do potencial desse material, por uma série de ques-tões que serão abordadas ao longo do livro. Porém, equacionar uma cias principais razões - que é o desconhecimento dos profissionais a respeito do assunto - é a grande motivação dos autores. Com este tra-balho, pretende-se divulgar o material desde sua introdução, passan-do por métodos de dosagens e até exemplos reais de aplicação para dirimir quaisquer dúvidas e anseios do público em geral. As duas propriedades mais importantes do CAA são a trabalhabi-lidade e a estabilidade. As características desse concreto têm de ser determinadas e mantidas. Assim, as propriedades dos materiais e, principalmente, o proporcionamento destes, passam a ser os fatores mais importantes para a otimização da mistura. O CAA atrai cada vez mais interesse no Brasil, e tem sido utilizado em indústrias de pré-moldados e em obras correntes e especiais. Porém, os principais estudos atualmente focam as propriedades mecânicas, a durabilidade e a possibilidade de utilização com determinados tipos de materiais locais. A dosagem, que é um dos aspectos mais importantes desse concreto, vem sendo estudada superficialmente, prejudicando to-dos os temas anteriores. É surpreendente que, ainda hoje, pesquisadores e profissionais res-ponsáveis pela mistura do CAA ainda utilizem métodos de dosagem pro-postos há mais de 20 anos com o intuito de iniciar o desenvolvimento desse concreto. Sabe-se que, nos últimos tempos, foram propostos mé-todos de dosagem eficazes já comprovados que permitem o proporcio-namento de CAA econômicos como os de Tutikian (2004), de Comes (2002), de Melo-Repette (2005) e de Tutikian & Dal Molin (2007). Pesquisas mostram que, erroneamente, profissionais tomadores de decisão escolhem outro tipo de concreto ao CAA por seu custo ser, teo-ricamente, mais elevado. Ou então, justificam eles, deixam de utilizar esse concreto - já que algumas propriedades no estado endurecido po-dem comprometer o desempenho da estrutura - como o módulo de elasticidade. Sabe-se, no entanto, que o CAA só pode ser diferente do
  11. 11. CCV até que a mistura passe cio estado fresco para o endurecido. Assim, suas propriedades mecânicas e de durabilidade serão, simplesmente, o efeito do proporcionamento dos materiais constituintes. Os materiais são parecidos com os do CCV assim como as propriedades no estado endurecido, quando não superiores. Por se tratar de um material relativamente novo no mercado e ainda desconhecido do grande público, a parte inicial do livro detalhará o co-nhecimento existente sobre o CAA englobando definição, vantagens, aplicações conhecidas, os materiais constituintes e suas propriedades no estado fresco e endurecido. Porém, a intenção principal é divulgar os dois métodos de dosagens propostos pelos autores, que visam facilitar a difusão do material e assim evitar uma série de problemas como os des-critos nos parágrafos anteriores. Pretende-se, assim, possibilitar a viabi-lização econômica do CAA, por utilizar conceitos testados e aprovados por diversos profissionais. 1.1 Definição Um concreto só será considerado auto-adensável se três proprieda-des forem alcançadas simultaneamente: fluidez, coesão necessária para que a mistura escoe intacta entre barras de aço (ou habilidade passante) e resistência à segregação (EFNARC, 2002). Fluidez é a propriedade que caracteriza a capacidade do CAA de fluir dentro da fôrma e preencher todos os espaços. Habilidade passante é a propriedade que caracteriza a capacidade da mistura de escoar pela fôr-ma, passando por entre as armaduras de aço sem obstrução do fluxo ou segregação. E resistência à segregação é a propriedade que define a capa-cidade do CAA de se manter coeso ao fluir dentro das fôrmas, passando ou não por obstáculos. A habilidade do concreto fresco, seja um CAA ou não, de preen-cher as fôrmas sem a presença de bolhas de ar ou falhas de concreta-gem (ninhos), é um dos principais fatores que influem na qualidade final do concreto endurecido. O CAA não pode depender de nenhum tipo de ajuda externa para cumprir seu papel. O uso de vibradores de imersão, réguas vibratórias ou qualquer outra forma de compactação é estritamente proibida em um CAA. A única ferramenta disponível para esse concreto é seu próprio peso, ou seja, a ação da força da gravidade em sua massa.
  12. 12. Porém, é importante ressaltar os que devem ser tomados cuidados com sua homogeneidade. O CAA, ao 'caminhar sobre as fôrmas envolvendo obstáculos (eletrodutos, barras de aço, e outros), não deve segregar, ou seja, ter o agregado graúdo separado da argamassa. Uma mistura mal dosada pode até parecer coesa, mas ao ser lançada nas fôrmas iniciará o processo da segregação. Por isso, os CAA devem ser testados previamente por meio de equipamentos que simulem as condições reais, como será visto no capítulo 3. Vantagens da Utilização do CAA O CAA é descrito como uma das grandes revoluções ocorridas na tecnologia do concreto para a construção nas últimas décadas, e por meio de sua utilização é possível obter vários ganhos diretos e indiretos, entre os quais: a) acelera a construção, já que seu lançamento é muito rápido e dispensa o adensamento; b) reduz a mão-de-obra no canteiro porque elimina a vibração e facilita o espalhamento e o nivelamento do concreto; c) melhora o acabamento final da superfície; d) pode aumentar a durabilidade por ser mais fácil de adensar e evita, assim, que ocorram falhas de concretagem e grandes va-zios resultantes da má vibração; c) permite grande liberdade de formas e dimensões; o CAA preen-che fôrmas curvas, esbeltas, com altas taxas de armadura e de difícil acesso; D permite concretagens em peças de seções reduzidas; g) elimina o barulho de vibração, o que é muito importante em grandes centros urbanos, concretagens noturnas ou obras perto de escolas e hospitais; h) torna o local de trabalho mais seguro em função da diminuição do número de trabalhadores; i) permite obter um ganho ecológico porque utiliza em sua compo-sição altos teores de resíduos industriais como cinza volante, es-cória alto forno ou cinza de casca de arroz; j) pode reduzir o custo final do concreto e/ou da estrutura caso sejam computados economicamente todos os ganhos citados acima. 1 .2
  13. 13. O CAA possui uma grande deformabilidade no estado fresco, ou seja, pode ser moldado facilmente nas mais diversas formas sob a ação da gravidade. Tal propriedade permite que o CAA percorra até dez me-tros de distância horizontal, mesmo com obstáculos no caminho. A grande resistência à segregação, aliada à fluidez do CAA, permite a eliminação de macro defeitos, bolhas de ar e falhas de concretagem, que são responsáveis diretos por perdas de desempenho mecânico do con-creto e durabilidade da estrutura. A possibilidade da eliminação da vibração é muito interessante uma vez que, além da economia de energia elétrica e mão-de-obra, a vibração produz ruído, e pode causar doenças nos operários. Bartos e Sôderlind (2000) concluíram em estudo experimental que o ruído cap-tado por trabalhadores e pelo entorno da edificação quando utilizado o CAA, é de aproximadamente um décimo do ruído - em decibéis - comparado ao recebido quando o CCV é utilizado. Além disso, a vibra-ção também desgasta e exerce forte pressão nas fôrmas, que podem ceder se não estiverem bem presas. A adição de materiais finos no CAA melhora diversas propriedades, tanto no estado fresco como no endurecido. Os finos atuam como pon-tos de nucleaçào, ou seja, quebram a inércia do sistema, fazendo com que as partículas de cimento reajam mais rapidamente com a água. Ob-tém- se, assim, ganhos de resistência nas primeiras idades da mesma for-ma que, ao aumentar o pacote de partículas finas, cresce a compacidade da pasta, dificultando a penetração de agentes externos agressivos, me-lhorando a zona de transição. Ao mesmo tempo em que resíduos da construção podem funcionar como finos, dando coesão ao CAA, a viabilidade de sua utilização pode ser uma solução para os problemas gerados em sua disposição. O cimen-to, que é um material mais caro, poderá ser usado com a única função de dar resistência ao concreto. Resultados experimentais mostraram que o CAA apresentou redu-ções significativas no coeficiente de permeabilidade e absorção capilar se comparado ao CCV referência de faixas de resistência similares (ZHU e BARTOS, 2003). Esses autores também concluíram que a penetração de cloretos depende das adições utilizadas, ou seja, CAA e CCV de mesmas resistências à compressão e com os mesmos materiais cimentícios elevem ter os mesmos valores de penetração de íons cloretos.
  14. 14. Por todos esses motivos, o CAA tem se tornado uma excelente opção para o setor da construção e, como será visto, sua utilização e estudos crescem rapidamente. Utilização no Brasil e no Mundo 1.3 O CAA pode ser utilizado tanto moldado in loco como na indústria de pré-moldados, pode ser dosado no canteiro-de-obras ou em centrais de concreto e depois transportado por meio de caminhão-betoneira para as construções. Também pode ser lançado com bombas de concreto, gruas ou simplesmente espalhado. Ou seja, o CAA é tão versátil quanto o CCV. Há poucas referências publicadas a respeito da utilização do CAA em obras de engenharia. Normalmente, as utilizações são em estruturas es-peciais, complicadas de se concretar com o CCV Domone (2006) fez um levantamento das publicações que relatavam o uso do CAA entre 1993, desde a primeira aplicação divulgada (ocorri-da no Japão) - que foi a concretagem in loco de colunas e paredes de um edifício - e 2003. O autor observou diversas curiosidades na pesquisa, entre elas que 67% das obras que utilizaram o CAA o fizeram por conta das vantagens técnicas do material em comparação ao CCV (como a impossibilidade de acesso ao local ou dificuldade de vibração); 14% de-cidiram pelo CAA por motivos econômicos pela redução do número de trabalhadores ou do tempo de construção; por fim, os outros 10% utili-zaram o CAA porque o material é uma inovação. Em todos os casos, verificou-se a trabalhabilidade do CAA com o slumpjlow test, com cerca de 90% do número de casos usando a faixa de 600-750mm como a ideal. Quase a metade dos casos relatou também o uso do T5 0 , do v-funnel e do Orimet test, enquanto que o l-box, u-box ej-ring raramente serviram como parâmetro. Os ensaios citados serão descritos no capítulo 3. Outro dado interessante é que apenas três casos de aplicação do CAA na América do Sul foram relatados no período. Também há outras características da aplicação do CAA na publicação. Para fins didáticos, as aplicações do CAA foram divididas em dois ambientes: na indústria de pré-moldados e em construções em que o concreto é moldado in loco. No primeiro setor, o desenvolvimento do CAA é maior devido à sensibilidade a variações em relação ao CCV, que é mais fácil de se controlar em um ambiente como uma indústria. Ainda
  15. 15. há outras vantagens do ambiente industrial em relação ao de edificações in sita convencionais (WALRAVEN, 2005): • no caso de falha total de adensamento do CAA, as conseqüências da aplicação in situ são mais severas, já que pode ser necessário demolir uma estrutura ou parte dela; na indústria de pré-moldados, porém, basta descartar a peça; • normalmente, é complicado realizar complexos controles de qualidade de recebimento de materiais em edificações; ca as características de auto-adensabilidade são mais facilmente alcançáveis e com menor custo para concretos de resistência à compressão superiores, que são comuns em indústrias de pré-moldados; • a indústria de pré-moldados tem melhor entendimento sobre seus custos (Pacios, 2005). 1.3.1 Aplicação do CAA em pré-moldados A seguir, serão apresentados exemplos de aplicação do CAA na indústria de pré-moldados, segundo Walraven (2005). A Figura 1.1 mostra elementos arquitetônicos que utilizam concreto auto-adensável branco (CAAB). Devido à melhor homogeneização da elementos arquitetônicos com concreto auto-adensável branco (Ponte: Walraven, 2005)
  16. 16. massa de concreto, a cor ficou bem distribuída, algo importante para a estética do painel. Um tabuleiro de concreto pré-moldado pré-tensionado, utilizado na estação de metrô do Amsterdã Arena (estádio de futebol do Ájax), também foi executado com o CAA. A estação possui quatro pistas de 135 metros de comprimento, totalizando 1,4 km. Como cada painel possui um comprimento de 23,30 m, foram executadas 60 unidades - todas com resistência à compressão de 55 MPa. Um dos motivos para a utilização do CAA foi o alto número de repetições da fôrma. Com esta solução, aumentou-se a vida útil das fôrmas e obteve-se ganho econômico. Na Figura 1.2 pode-se observar pilares de fundação que eram execu-tados com CCV por meio de um sistema local chamado de choque. Para uma boa compactação do concreto, deixava-se cair os pilares de uma altura de 50 mm. Com o uso de CAA não foi mais necessário utilizar este mecanismo, o que aumentou a vida útil das fôrmas e diminuiu o tempo de produção de uma peça de 7,5 minutos para 1,5 minutos. Uma série de arcos executada com o CAA pode ser vista na Figura l .3. Esses arcos são compostos por cinco peças de 13 metros, totalizando 65 Pilares de fundação executados com CAA (Fonte: Walraven, 2005)
  17. 17. Arcos compostos por cinco peças executadas em CAA (Fonte: Walraven, 2005) metros de comprimento. Sua seção transversal é em forma de caixa va-zada, que era movida com a vibração quando se utilizava o CCV. Por isso, o sistema de concretagem foi alterado para o CAA, que ainda pro-porcionou outras vantagens como redução do barulho de vibração e do número de trabalhadores (50%). O CAA também foi utilizado para a produção de elementos pré-moldados em Dcnver, Colorado, nos Estados Unidos. Foram testadas diversas peças como vigas T , pilares, paredes arquitetônicas e outros. Segundo os autores Fernandez et ai (2005), o uso da tecnologia do CAA permitiu 20% de redução do tempo de concretagem, 66% de redução do número de trabalhadores, uma drástica melhora no acabamento final, eliminação do barulho de vibração e ganho ambiental, uma vez que o cimento utilizado no CCV foi substituído em 20% por cinza volante. 1.3.2 Aplicação do CAA in situ Apesar das dificuldades relatadas na aplicação do CAA cm estruturas tradicionais, já são muitos os exemplos de utilização, uma vez que tais barreiras estão sendo derrubadas ou transpostas pelos tecnologistas de concreto, respaldados pelos resultados que estão obtendo.
  18. 18. Segundo Obras (2000), foi utilizado um concreto estrutural branco, de consistência líquida, na obra lA Sagrada Família' (Barcelona, Espanha). Na publicação não fica claro se o concreto era auto-adensável, mas foram usa-dos a sílica ativa (que torna a mistura coesa) e aditivos superplastiPicantes, que fluidificam o material. Sabe-se que uma estrutura de concreto branco aparente não pode, em hipótese alguma, apresentar falhas de concretagem, pois correções futuras ficam visíveis e prejudicam a estética do local. Sõderlind e Claeson (2000) descrevem diversas aplicações do CAA. Na França, foi usado o CAA na Chamara nele, em 1998. As peças concreta-das eram longas paredes com 2,30 m de altura, 16 cm de espessura e 30 m de comprimento, com colunas altamente reforçadas. O traço do concreto está na Tabela 1.1. Observa-se o teor de argamassa de 61,50%, que pode elevar o custo do concreto e aumentar as possibilidades de ocorrência de manifestações patológicas. Também o traço l:m (aglomerantes:agregados) está em 1:2,9, ou seja, é um concreto rico (consumo de aglomerantes em 500 kg/my) que novamente ajuda a elevar os problemas já citados. A obra de Bretonneau, na França, é um teste que foi feito com o CAA em 1999 para melhorá-lo e desenvolvê-lo. O CAA também foi utilizado em Norrkòping, Suécia (1998), em um edifício comercial. O edifício pos-suía sete andares e, nos cinco superiores, foram utilizados pré-moldados. Os dois inferiores foram totalmente concretados com CAA, com e sem fibras de aço, totalizando cerca de 3000 m TABELA LI Traço do CAA utilizado cm Chamarande, França Cimento 310 kg/m3 Cinza volante 190 kg/m3 Agregado 4/10 mm 750 kg/m3 Areia 0/4 mm 550 kg/m3 Areia fina 150 kg/m3 Aditivo superplastiíicante 1.30% Aditivo modificador de viscosidade 150% Água 200 a 210 l/m3 (Fome: SÕDERLIND c CLAESON, 2000)
  19. 19. Um edifício comercial construído em Slona, Suécia, em 1999, usou o CAA no programa Startboxen. O volume total concretado foi de, apro-ximadamente, 2200 m3. O teste incluiu os seguintes elementos: a) seis paredes com e sem fibras de aço, de 2,70 a 3,40 m de altura e 25 a 30 cm de largura; b) duas lajes sem revestimento de 30 a 40 cm de espessura; c) uma laje com revestimento de pedra ou lâminas de madeira, com 35 cm de espessura; d) dois pilares; e) duas lajes de 8 cm, concretadas com concreto-referência. Para a concretagem do túnel enclausurado Oresund, utilizou-se o CAA porque seria impossível vibrar o concreto devido às condições lo-cais (BERNABEU e LABORDE, 2000). A obra foi realizada em 1999, e foram utilizados cerca de 80 m3 de CAA. O túnel possuía 40 m de com-primento com seções de 1 x lm. O traço utilizado está apresentado na Tabela 1.2. Observa-se que a relação aglomerante:agregados está em 1:3,53. Já a relação a/agl está em 0,29, que, somada à presença da sílica ativa, garante elevada resistência à compressão do concreto, bem como sua durabilidade. O teor de argamassa está em 55,5%. TABELA 1.2 Traço do CAA utilizado no túnel Oresund Cimento 380kg/m3 Cinza volante |70kg/m3 Sílica ativa 45kg/m3 Agregado miúdo 0/?mm 750kg/m3 Agregado graúdo 2/8mm 290kg/m3 Agregado graúdo 8/16mm |7l0kg/m3 Água 143 l/m3 Superplastificante Rheobuild 2000B 14 kg/m3 Modificador de viscosidade Welan Cum 0.150 l/m3 (Fonte: BERNABEU e LABORDE, 2 0 0 0)
  20. 20. Em 1999, foi executada uma estrutura em forma de iglu (Figura 1.4). Essa edificação possui 5 m de altura, 11,70 m de largura e 22 m de com-primento. Por conta da dificuldade de vibração imposta pelas suas for-mas, decidiu-se pela utilização do CAA. A concretagem foi executada em duas partes e o volume total foi de, aproximadamente, 200 m O CAA também foi utilizado na auto-estrada A46 em Lyon, França (2000). Como os tubos coletores de água de 150 cm de diâmetro esta-vam deformando, executou-se novo tubo coletor de água em CAA de 1 10 cm de diâmetro, interno ao tubo antigo. Foi utilizado um total de 120 m3 de CAA. Outra auto-estrada em que se aplicou o CAA foi a A85, no trecho de uma ponte em Vcrzon( França) em 2000. Foram concretadas duas vigas *IT com 38,50 m de comprimento, 80 cm de altura e 30 cm de largura, totalizando cerca de 20 m3 de CAA. O traço está demonstrado na Tabela 1.3. Observa-se, novamente, que o teor de argamassa provavelmente esteja elevado em 65%, assim como a relação entre aglomerantes:agregados em 1:2,83 indica alto consumo de aglomerantes (520 kg/m3). Esse traço pode levar a problemas relacionados ao calor de hidratação e conseqüen-te retração do concreto que, somado ao baixo consumo de agregados graú-dos, aumenta a probabilidade de ocorrerem fissuras e deformações excessivas. Estrutura em forma de iglu concretada com CAA (fonte: BERNABEU e LABORDE, 2000)
  21. 21. TABELA 1.3 Traço do CAA utilizado na ponte da auto-estrada de Vierzon, França Cimento 480 kg/m3 Sílica ativa 40 kg/m3 Areia 0/3 mm 770 kg/m3 Pedrisco 3/6 mm 700 kg/m * Água 234 kg/m3 Superplastificante 2.80% (Fonte: BERNABEU e LA BORDE, 2000) O CAA lambem foi utilizado na construção da ponte de Motala, na Suécia. A obra foi realizada em 1999, e foram gastos cerca de 90 nv* para um vão de 23 m. Outra ponte executada com o CAA foi a Arboga U955, Suécia. Essa travessia de pedestres e bicicletas consumiu cerca de 52 m3 de CAA. Um típico exemplo de aplicação do CAA (OKAMURA, 1997) são as duas ancoragens da ponte suspensa Akashi-Kaikyo, aberta em abril de 1998. Essa ponte linha, na época, o maior vão do mundo (1.991 m), e foram lançados 290.000 m5 de CAA. O concreto foi misturado em um local perto da construção e bombeado em tubos com 200 m de compri-mento alé o local da aplicação. A utilização do CAA proporcionou uma economia de tempo da ordem de 20%, e a obra foi executada em 2 anos em vez dos 2,5 anos previstos. O CAA também foi utilizado nas paredes de um tanque LNG perten-cente à Osaha Cas Company, que consumiram 12.000 m de CAA e fo-ram entregues em 1998. A utilização do CAA permitiu: a) diminuir o número de etapas de 14 para 10, porque permitiu aumentar a altura das paredes; b) reduzir o número de trabalhadores de 150 para 50; c) diminuir o tempo de construção da estrutura de 22 para 18 meses. Campion e Jost (2000) relatam a utilização do CAA na reparação da ponte de Rempenbruecke, na Suíça. A ponte foi construída no início dos
  22. 22. anos 60, mas sofreu uma séria deterioração devido à corrosão das arma-duras, induzida pela penetração de íons cloretos no concreto. Assim, foram reparados os problemas nas barras de aço. Mas para reforçar a estrutura como um lodo, foi criada uma nova viga, a qual era densamen-te armada e de difícil acesso. A solução encontrada para aplicar o concre-to foi a utilização do CAA, com resistência à compressão de 40 MPa. Na Figura 1.5 (Walravem, 2005), está o primeiro exemplo de aplica-ção em obras convencionais do CAA na Holanda. Em 1998, uma impo-nente fachada foi executada para o Teatro Nacional no Hague que possuía, por razões estéticas, uma série de estreitas janelas, com lados de 8 cm. O CAA utilizado para preencher todos os espaços - sem segrega-ção dos agregados graúdos - foi com elevada fluidez (diâmetro de espa-lhamento do slump flow lest de 730 milímetros) e baixa viscosidade (baixo tempo de escoamento do V-Fimncl). O CAA também pode ser utilizado com sucesso em recuperações de estruturas antigas - em que não é aconselhável a existência de vibração - porque pode ocasionar falhas maiores ou até mesmo ruptura do ele-mento. Um exemplo é a ponte The Katelbridge na Holanda, - ilustrada na Figura 1.6 - que foi recuperada em 2002, com 45 anos de idade na épo-ca. As manifestações patológicas apresentadas foram aberturas entre os tabuleiros da ponte devido à sobrecarga, já que com as sucessivas reno-vações esses tabuleiros aumentaram sua espessura dos 50 mm originais para 180 mm - além do aumento de tráfego já previsto no período. O CAA de resistência à compressão de 35 MPa foi transportado por meio de uma pequena janela exterior (pois não era possível o desvio do tráfe-go) para a fôrma interior na ponte. A Figura 1.7 ilustra a densidade das armaduras por onde o concreto leve de penetrar. Fachada em CAA com detalhes arquitetônicos (Fonte: Walraven, 2005)
  23. 23. Ponte recuperada com CAA. (Fonte: Walraven, 2005) Vista da armadura da estrutura. (Fonte: Walraven, 2005)
  24. 24. Outro exemplo de aplicação do CAA ocorreu na Universidade de llinois, que comandava um projeto da Rede de Trabalho em Engenha-ria para Simulação de Terremotos (Grace, 2005). O projeto consistia em construir uma parede, densamente armada em forma de T, que seria indestrutível para simulação de diversos terremotos com diferen-tes amplitudes. Uma série de tubos horizontais foi posicionada para futuras medições, e não poderiam ter sua posição alterada devido à vibração de um CCV (como se visualiza na Figura 1.8). Ou seja, não poderia haver situação mais desfavorável à concretagem do que essa. Por fim, moldou-se o CAA com sucesso e, depois da desfôrma, a pare-de pôde ser utilizada sem que fossem feitos reparos ou que os tubos tivessem sido danificados. Pacios (2005) descreve uma aplicação em Madri, Espanha, em que executou-se um edifício com 220 apartamentos de 3 dormitórios em CAA. A utilização do CAA como tecnologia, em conjunto com outros sistemas construtivos de ponta, permitiu que se fizesse um apartamento de aproximadamente 80 n r de área útil a cada 3 dias. A Figura 1.9 mos-tra a evolução da obra em um intervalo de 11 meses (março de 2003 a fevereiro de 2004). Chai e Yang (2005) relatam a utilização do CAA para a reabilitação de prédios escolares em Taiwan. Os prédios foram parcialmente danifi-cados por terremotos e, conseqüentemente, tiveram de ser recuperados, uma vez que não foram totalmente destruídos. Porém, as estruturas exis- Parcde dc simulação de terremotos (Fonte: Grace, 2005)
  25. 25. a) b) Evolução da edificação em duas datas (Fonte: Pacios, 2005) - (a) março dc 2003 c (b) fevereiro de 2004
  26. 26. lentes apresentavam uma alta taxa de armadura - que teve de ser refor-çada - e pouco espaço para concretagens. Por esses motivos, e por utilizarem primeiramente um CCV, falhas de concretagem ficaram visí-veis, razào pela qual foi decidida a utilização do CAA como mostra a preparação de um pilar na Figura 1.10. Destacam-se também algumas aplicações recentes no Brasil, descri-tas em artigo da Revista Téchne (2008) Foram citadas várias vantagens para a definição pelo CAA. D O Pilar sendo reforçado para concretagem com CAA (Fonte: Chai e Yang, 2005)
  27. 27. Algumas dessas vantagens podem ser verificadas no caso da cons-trutora BKO, que diminuiu o tempo de lançamento pela metade utili-zando o mesmo número de trabalhadores. Foi possível, também, realizar a concretagem simultânea de pilares, vigas e lajes, o que era impensável com o CCV A mesma motivação levou à utilização desse material nas obras de ampliação de Shopping Center Flamboyant, de Goiânia - GO. Outro exemplo de aplicação do CAA foi na obra do metrô de São Paulo - SP, devido à alta taxa de armadura de uma laje de 8.000 nr* de volume, conforme se observa na Figura 1.11. A Incorporadora Mosmann decidiu pelo material para agilizar seu cronograma de obra, já que o menor tempo de concretagem proporcionou 162 horas livres dos funcionários por andar em Novo Hamburgo - RS. Também foi utilizado o CAA para o reforço estrutural de um edifício em Porto Alegre - RS, pois o material precisaria preencher todos os espaços de forma homogênea. Alta taxa dc armadura concretada com o CAA (fonte: Téchne, 2008)
  28. 28. Materiais 2 Constituintes s materiais utilizados para a elaboração do CAA, na prática, são os mesmos utilizados para o CCV, porém com maior quantidade de finos (adições minerais quimicamente ativas ou fí-lers) e de aditivos plastificantes, superplastificantes e/ou modifica-dores de viscosidade. A seleção dos materiais para produção de CAA não é simples, pois existem cimentos e agregados com grandes variações nas suas compo-sições e propriedades. A situação é agravada pelo fato de que inúmeros aditivos químicos e adições minerais podem ser utilizados simultane-amente, e não existem regras totalmente objetivas que permitam reali-zar a escolha dos materiais mais adequados. Entretanto, existe consenso no meio técnico de que algumas carac-terísticas e propriedades dos materiais constituintes afetam o compor-tamento das misturas, permitindo otimizar as propriedades reológicas, mecânicas e de durabilidade do concreto.
  29. 29. Apresentam-se, a seguir, algumas considerações a respeito dos materiais utilizados para a produção de CAA, e não se eleve esquecer esse material no estado fresco é muito mais sensível às variações de qualidade e uniformidade dos constituintes que o compõem do que o CCV. 2.1 Cimento Para a confecção de CAA podem ser utilizados os mesmos cimentos já adotados para a produção de concretos estruturais convencionais, sendo idênticas as prescrições referentes à durabilidade e aos usos adequados. Não existem critérios científicos que especifiquem o cimento mais ade-quado para CAA. O melhor cimento é aquele que apresenta a menor variabilidade em termos de resistência à compressão. GJORV (1992) atribui importância ao tipo de cimento no que tan-ge à necessidade de água e trabalhabilidade da mistura, para as quais os fatores de controle são o conteúdo de aluminato tricálcico (C3A) e a granulometria do cimento. Na medida em que a reologia de um cimen-to em particular é determinada principalmente pelo controle do C3A (por meio da formação da etringita), quanto menor for a quantidade de C3A, mais fácil será seu controle reológico - bem como o enrijecimen-to da mistura se dará em um período mais longo. Na prática, cimentos com teores de C3A maiores do que 10% podem resultar em rápida perda da fluidez, dificultando a aplicação do CAA em obras. Quando se trata de finura e de parâmetros reológicos, quanto maior a superfície específica do cimento, maior a quantidade dessas partículas em conta-to com a água, diminuindo a distância e aumentando a freqüência de colisão entre elas, reduzindo a tensão de escoamento e aumentando a viscosidade da mistura. Assim, como a demanda por finos para os CAA é elevada em virtude da necessidade de aumentar a coesão da mistura, cimentos de maior superfície específica são mais apropriados - apesar de aumentarem os cuidados necessários com relação ao calor de hidra-taçào e retração do concreto. 2.2 Adições Minerais Uma das principais características do CAA é a sua elevada resistência à segregação, apesar da alta fluidez ou deformabilidade no estado fresco.
  30. 30. Para aumentar a coesão da mistura e evitar a segregação do agregado graúdo, normalmente são utilizados aditivos modificadores de viscosi-dade e/ou adições minerais. As adições minerais devem ser escolhidas após uma análise técnica e econômica e podem ser diversas, desde que tenham áreas superficiais maiores que a do componente que estão substituindo. Além de responsáveis pela resistência à segregação da mistura, as adições minerais podem desempenhar um papel importante para a resis-tência e durabilidade do concreto, tanto física quanto quimicamente. O efeito químico das adições minerais ocorre a partir da capacidade de reação com o hidróxido de cálcio - Ca(OH)2 composto frágil e solúvel que se forma durante a hidratação do cimento Portland. Dele deriva um composto resistente, o C-S-H (silicato hidratado de cálcio), que ocupa os vazios de maiores dimensões existentes na pasta de cimen-to ou na zona de transição, aumentando o desempenho mecânico e a durabilidade do concreto. Dependendo da superfície específica das par-tículas e da composição química das mesmas, essas reações pozolânicas podem ser lentas ou rápidas. Já o efeito físico pode ser desdobrado em três ações principais: o efeito fíler, que é o aumento da densidade da mistura resultante do preenchimento dos vazios pelas minúsculas partículas das adições; o refinamento da estrutura de poros e dos produtos de hidratação do cimento, causado pelas pequenas partículas das adições que podem agir como pontos de nucleação para os produtos de hidratação; e a alteração da microestrutura da zona de transição, reduzindo ou elimi-nando o acúmulo de água livre que, normalmente, fica retido sob os agregados. As adições minerais, de acordo com sua ação físico-química, podem ser classificadas em dois grandes grupos: adições minerais quimicamen-te ativas e adições minerais sem atividade química. 2.2.1 Quimicamente ativas As adições minerais quimicamente ativas podem ser tanto material po-zolânico como material cimentante. O material pozolânico é definido pela NBR 12653 (1992) como um material que reage quimicamente com o Ca(OH)2, produto de hidratação do cimento Portland à tempe-ratura ambiente para formar compostos resistentes. Ou seja, depende
  31. 31. da presença do cimento Portland para atuar. Como exemplo, pode-se citar a cinza volante com baixo teor de cálcio, a pozolana natural, a sílica ativa, a cinza de casca de arroz e o metacaulim. Por outro lado, o material cimentante possui, na sua composição, hidróxido de cálcio e não necessita do Ca(OH)2 formado durante a hidratação do cimento Portland para gerar o C-S-H. No entanto, sua auto-hidrataçào é nor-malmente lenta e a quantidade de produtos cimentantes formados é insuficiente para aplicação do material para fins estruturais. Quando usado como adição ou substituição em concretos de cimento Portland, a presença de Ca(OH)2 e gipsita acelera sua hidratação, como é o caso da escória granulada de alto-forno. Os CAA podem ser obtidos tanto com as adições pozolânicas como com as cimentantes normalmente utilizadas nos CCV (como cinza vo-lante ou escória de alto-forno). Entretanto, as adições pozolânicas ul-tra- finas, como sílica ativa, metacaulim e cinza de casca de arroz, mostram-se mais efetivas no aumento da coesão do CAA, bem como no aumento da resistência e da durabilidade. Misturas ternárias, que fazem uso de combinações de duas adições minerais, também têm sido utilizadas com sucesso. Com relação às quantidades, Alencar e Helene (2006) comentam que quanto mais finas forem as adições, menores serão os teores de substituição, devido ao aumento da freqüência de contato entre elas e em determinado volume, o que influencia no aumento da viscosidade e coesão da mistura. Além disso, quanto mais rica for a mistura, meno-res os teores necessários de substituição por adições, pois essas mistu-ras já possuem grande quantidade de finos e, consequentemente, são mais coesas. Um recente avanço na tecnologia do CAA é a nanossílica ou sílica coloidal amorfa ultra fina, composta por partículas de 5-50nm de sílica ativa, disponíveis em solução ( 1 0 õ 0% rle sólidos) Silo extremamente eficientes para reduzir a exsudação e aumentar a resistência à segregação por possuírem elevada área superficial. Sua dosagem mais usual é entre 3 e 5% da massa dos aglomerantes (COLLEPARDI, 2003). A Tabela 2.1 apresenta as adições minerais quimicamente ativas mais utilizadas em concretos, bem como suas principais características e con-seqüências do seu emprego nas propriedades do CAA.
  32. 32. TABELA 2.1 Características e conseqüências do emprego de adições minerais nas propriedades do CAA (complementado a partir de Otaviano, 2007) Adição mineral Cinza volante Escória de alto forno Sílica ativa Metacaulim Cinza de casca de arroz Origem Calcinação de carvão pulverizado em us nas termoe-létricas (com o objetivo de gerar energia) Subproduto náo- metálico resultante do processo de obtenção do ferro gusa Subproduto resultante do processo de obtenção do ferro-silício e do silício metálico Calcinação de alguns tipos especiais de argila ou obtido através do tratamento do resíduo da indústria de papel Calcinação da casca de arroz Aspecto visual MEV 5.000 X MEV 1.000 X MEV 20.000 X MEV 7.500 X MEV 8 0 0 X Forma e textura Esférica e lisa Prismática e áspera Esférica e lisa Prismática e áspera Alveolar e áspera Massa específica 2.35 xxxx 2.20 2.40 2.20 a 2.60 (kg/dm3) Superfície específica (m2/kg) 300 a 700 300 a 700 13.000 a 30.000 Variável em função da moagem 50.000 a 100.000
  33. 33. TABELA 2.1 Características e conseqüências do emprego de adições Otaviano, 2007) (comimiíiçdo) minerais nas propriedades do CAA (complementado a partir de Adição mineral Cinza volante Escória de alto forno Sílica ativa Metacaulim Cinza de casca de arroz Tamanho médio das partículas Variável em função da moagem Variável em função da moagem 0.1 a 0.2pm Variável em função da moagem Variável em função da moagem Efeito no CAA Aumento da coesão Aumento da coesão Elevadíssimo Grande aumento da Elevadíssimo fresco quando Redução da Redução da aumento da coesão coesão aumento da coesão utilizado como exsudação e exsudação e Redução acentuada Redução acentuada Redução acentuada substituição ao segregação segregação da exsudação e da exsudação e da exsudação e cimento Melhores condições Não contribui para segregação segregação segregação de fluidez em a fluidez em função Melhores condições Não contribui para Piores condições de função do formato da forma e textura de fluidez em função a fluidez em função fluidez em função esférico das das partículas do fònnato esférico da forma e textura da forma e textura partículas Pouco altera o das partículas das partículas das partículas Normalmente reduz consumo de Aumento no Aumento no Elevado aumento o consumo de superplastificante consumo de consumo de no consumo de superplastificante superplastificante. teores acima de 5% da massa do cimento superplastificante superplastificante Efeito no CM Pequena alteração da Pequena alteração da Melhoria notável da Melhoria notável da Melhoria notável da endurecido quando resistência à com- resistência à com- resistência à resistência à resistência à utilizado como substi- pressão e aumento pressão e aumento compressão e da compressão e da compressão e da tuição ao cimento da durabilidade da durabilidade durabilidade durabilidade durabilidade 8 nZ 73 3 | > r0n Z 1m Fome: Silva ei al. ( 2 0 0 2 ) Abreu e da Silva— Mehta e Monteiro ( 1 9 9 4 ) ; Dal Molin ( 1 9 9 5)
  34. 34. 2.2.2 Sem atividade química O fíler é uma adição mineral finamente dividida sem atividade química, ou seja, sua ação se resume a um efeito físico de empacotamento granu-lométrico e ação como pontos de nucleação para a hidratação dos grãos de cimento. A incorporação dos fílers nos CAA deve ser feita pela subs-tituição do agregado miúdo, já que apresenta maior finura do que esse, o que melhora as condições de compacidade do esqueleto granular e coesão da mistura. Os fílers podem ser materiais naturais ou materiais inorgânicos pro-cessados. O essencial é que possuam uniformidade e, principalmente, sejam finos. Calcário e a areia fina têm sido os mais tradicionais fílers usados para a produção de CAA. Além desses, outras adições minerais têm sido con-sideradas, como, por exemplo, o pó granílico. Agregados 2.3 2.3.1 Miúdos De uma forma geral, todas as areias são adequadas para a produção do CAA, e pode-se utilizar tanto areias naturais (depósitos eólicos e beira de rio) quanio areias obtidas de processos industriais. As primeiras são mais recomendadas por possuírem forma mais arredondada e textura mais lisa. Deve-se ler um cuidado especial ao usar areias industriais, pois nor-malmente apresentam composição granulométrica com descon-tinuidades, ou seja, lacunas nas frações intermediárias. Isso pode ser corrigido por meio de composição com outra areia, por exemplo, areia média de rio. A seleção do agregado miúdo está condicionada à demanda de água, fator essencial por sua influência sobre a coesão e fluidez do concreto. Agregados miúdos com partículas arredondadas e lisas são preferíveis para produção de CAA porque aumentam a fluidez da mistura para uma mesma quantidade de água. Segundo Okamura e Ouchi (2003), quanto mais angulosas forem as partículas do agregado miúdo, maior será a re-sistência ao cisalhamento das argamassas, dificultando a deformabilida-de do concreio. A Figura 2.1 mostra a influência da forma do agregado miúdo sobre tensão de cisalhamento do CAA.
  35. 35. f ormato das areias Influência de três tipos de areia sobre a tensão de cisalhamento da mistura de CAA quando em movimento, onde T É a tensão de cisalhamento e a a tensão normal. (Fonte: Okamura e Ouchi, 2003) Deve-se levar em conta ainda que os CAA necessitam adição de finos e, quanto menor o módulo de finura do agregado miúdo, mais adequado para a produção de concretos de elevada coesão. Bartos (2000) alerta que areias muito grossas (módulo de finura superior a 3) podem levar à segregação, e devem ser evitadas em CAA. O módulo de finura do agre-gado miúdo não deve ter variações superiores a ±0.20 para garantir a estabilidade das propriedades reológicas durante a produção (GÓMES e MAESTRO, 2005). Normalmente, o agregado que passa na peneira 0,125 mm é consi-derado como um aporte adicional de fíler para efeitos de dosagem e, junto com as partículas dos finos e dos aglomerantes, podem aumentar a viscosidade e coesão da mistura (EFNARC, 2002). Otaviano (2007) ainda chama a atenção para a necessidade de rea-lizar um controle rigoroso na umidade do agregado miúdo, que consis-te em uma das principais causas de variação da fluidez da mistura. Segundo Domone (2003), erros de 0 , 5% na estimativa da umidade dos agregados podem alterar o consumo de água em até 8 kg/m> de con-creto e, com isso, modificar o resultado do ensaio de espalhamento em até 45 mm, além de afetar negativamente as propriedades mecânicas e a durabilidade.
  36. 36. 2.3.2 Graúdos Para garantir a passagem do concreto por todos os obstáculos durante o lançamento e reduzir a tendência à segregação, as exigências quanto à dimensão máxima característica do agregado graúdo são mais restritivas. GÓMES e MAESTRO (2005) recomendam que a dimensão máxima ca-racterística do agregado graúdo seja inferior a 2/3 do espaçamento entre barras ou grupos de barras e a 3/4 do cobrimento mínimo de concreto às armaduras. Na prática, isso implica em não utilizar tamanhos máximos superiores a 19 mm, sendo habituais os tamanhos compreendidos entre 12,5 e 19 mm. Na composição do concreto, a aderência agregado-pasta de cimento exerce um papel importante para a interação entre os dois componentes. Assim, a forma e textura superficial do agregado são fatores relevantes no comportamento mecânico. Embora agregados angulares com superfícies ásperas apresentem melhor aderência com a pasta de cimento que agre-gados lisos e arredondados, podem surgir efeitos opostos no aumento do consumo de água e redução da trabalhabilidade se a angulosidade for muito acentuada. Por isso, indica-se para CAA agregados que possuam coeficiente de forma o mais próximo possível de 1. A distribuição granulométrica do agregado influencia o empacota-mento dos grãos e, como resultado, pode alterar a fração volumétrica das britas que serão incorporadas em uma mistura de concreto. A fração volumétrica está relacionada, principalmente, ao módulo de elasticidade do concreto e à retração por secagem, sendo menos deformáveis e com menores possibilidades de fissurarem por retração na secagem os con-cretos com mais agregados e, conseqüentemente, com menor teor de argamassa (MEHTA e MONTEIRO, 2006). 2.4 Aditivos Outro diferencial do CAA para o CCV são os aditivos. São dois os prin-cipais tipos de aditivos usados: os superplastificantes e os modificadores de viscosidade. Os aditivos superplastificantes permitem que se alcance alta fluidez nas misturas, enquanto os aditivos modificadores de viscosi-dade oferecem um aumento da coesão, prevenindo a exsudação e segre-gação do concreto.
  37. 37. 2.4.1 Plastificantes e superplastificantes De um modo geral, os superplastificantes podem ser agrupados em qua-tro categorias, de acordo com sua composição química (HARTMANN, 2002): a) lignossulfonatos ou lignossulfonatos modificados (LS). Os lig-nossulfonatos geralmente incorporam ar e retardam, com diver-sas intensidades, a pega do cimento; b) sais sulfonatos de policondensado de naftaleno e formaldeído, usualmente denominados de naftaleno sulfonato ou apenas de naftaleno (NS). Estes compostos nào incorporam ar e pratica-mente não interferem no tempo de pega do cimento; c) sais sulfonatos de policondensado de melamina e formaldeído, usualmente denominados de melamina sulfonato ou apenas de melamina (MS). A melamina pode apresentar uma tendência a retardar a pega do cimento e, eventualmente, incorporar peque-na quantidade de ar; d) policarboxilatos (PC). Os lignossulfonatos (LS) são conhecidos como aditivos plastificantes de primeira geração, utilizados como redutores de água normais e, em alguns casos, como superplastificantes. O naftaleno (NS) e a melamina (MS) são conhecidos comercialmente como aditivos superplastificantes de segunda geração, e permitem a redução em até 25% da quantidade de água na mistura quando usados como redutores de água. E, finalmente, os policarboxi latos (PC) são os aditivos mais aconselhados para a utiliza-ção no CAA, por serem aditivos superplastificantes de alta eficiência que dispersam e desfloculam as partículas de cimento. Assim, permitem a redução da água das misturas em até 40%, mantendo a mesma trabalha-bilidade. Também são poliméricos. Pode-se afirmar que os aditivos superplastificantes à base de policar-boxilatos são os mais utilizados nos CAA, pois melhoram sensivelmente a dispersão das partículas de cimento quando comparados aos aditivos de primeira e segunda geração. Isso ocorre porque os superplastificantes tradicionais são baseados em polímeros que as partículas de cimento absorvem e que acumulam-se em sua superfície. Como esses polímeros aumentam a carga negativa (desbalanceando) do cimento, fazem com que suas partículas se dispersem por repulsão elétrica, exigindo menos
  38. 38. água para íluidificar a pasta. As cadeias dos superplastificantes de tercei-ra geração, constituídas de polímeros de éter carboxílico com largas ca-deias laterais, realizam a dispersão das partículas de cimento da mesma forma, porém com maior eficiência. Isso ocorre porque suas cadeias são ramificadas, aumentando a área superficial. Além disso, ainda geram uma energia que estabiliza a capacidade de refração e dispersão das par-tículas de cimento. A Figura 2.2 mostra as etapas de ação do aditivo su-perplastificante a base de policarboxilatos. Pocle-se citar ainda um novo tipo de aditivo superplastificante de-senvolvido recentemente, o aditivo superplastificante sintético (BURY e CHR1STENSEN, 2002), que possui as mesmas funções dos policarboxi-latos mas com desempenho melhorado. A maior dificuldade à propagação do uso desses aditivos tem sido a taxa relativamente alta de perda de consistência com o tempo em comparação aos CCV, tornando-se um problema sério na utilização dos concretos em obra. A consistência obtida pelo superplastificante, dependendo das condi-ções, se mantém apenas por um período de 30 a 60 minutos. A máxima
  39. 39. trabal hábil idade alcançada normalmente permanece por 10 a 15 minutos, e é seguida por uma perda relativamente rápida do espalhamento (MAILVA-GANAN, 1979). Por esse motivo, a incorporação do superplastificante na mistura deve ser feita momentos antes do seu lançamento na obra. Alguns dos fatores que afetam a consistência inicial e a taxa de perda de consistência em concretos com aditivos superplastificantes incluem tipo de aditivo, dosagem e momento de colocação na mistura, temperatu-ra, umidade, procedimento de mistura (tempo total de mistura, tipo de betoneira e velocidade de mistura), tipo cie cimento, consistência inicial do concreto e presença de outros aditivos além do superplastificante. Todos os tipos de cimento Portland apresentam aumento de traba-lhabilidade com a adição de superplastificante embora a eficiência, para cada um deles, não seja a mesma. De forma geral, quanto maior a finura do cimento, menor a eficiência do aditivo devido à diminuição da con-centração específica das moléculas absorvidas na superfície dos grãos de cimento (BUCHER, 1989). A composição química do cimento também possui papel relevante no comportamento da mistura quanto à consis-tência inicial e perda com o tempo. COLLEPARDI (1984) atribui as dife-renças de comportamento ao conteúdo de C3A, gesso e álcalis, bem como à forma do sulfato de cálcio utilizado como regulador de pega do cimento. Quanto maior o conteúdo de álcalis, maior a velocidade das reações e, conseqüentemente, maior a perda de consistência. Da mesma forma, a presença de superplastificante acelera as reações entre o C3A e o gesso. Cimentos contendo maior quantidade de C3A perdem mais ra-pidamente a consistência inicial na presença de superplastificantes (AC1 212, 1993). Além do tipo, o consumo de cimento no concreto influen-cia a taxa de perda de consistência com o tempo, que é tanto menor quanto mais elevado for o consumo. Vários estudos sobre aditivos superplastificantes mostram que, nor-malmente, quanto menor a trabalhabilidade inicial representada por en-saios de consistência, mais rápida é sua perda com o tempo. Por esse motivo, Tutikian et al. (2007) sugerem que, quando se deseja obter tem-pos de lançamento compatíveis com a prática de obra, é recomendável utilizar abatimentos iniciais mais altos, que podem ser obtidos com o uso de aditivos plastificantes. A variação da temperatura de mistura produz um efeito marcante na taxa de perda da consistência com o tempo nos concretos com super-plastificantes, sendo que ocorre uma perda drástica do abatimento em temperaturas acima de 32°C (MAILVAGANAM, 1979). É desejável, nes-
  40. 40. sa situação, utilizar água gelada ou lascas de gelo para manter a tempe-ratura do concreto mais baixa, ou acrescentar um aditivo retardador ou estabilizador de pega cuja dosagem e compatibilidade devem ser deter-minadas previamente. 2.4.2 Modificadores de viscosidade Os aditivos modificadores de viscosidade (VMA) são produtos à base de polissacarídeos com cadeias poliméricas de alto peso molecular ou de base inorgânica. Quando adicionados ao concreto, melhoram a coesão da massa no estado fresco, impedindo a segregação e limitando a perda de água por exsudação, o que permite diminuir os efeitos negativos da falta de uniformidade na dosagem da quantidade de água e da granulo-metria dos agregados. O VMA substitui componentes finos do concreto. Assim, a mistura contém poucas partículas pequenas, fazendo com que diminua a área superficial do material e, conseqüentemente, o consumo de água. Ou seja, concretos similares podem ter relações a/agl menores ou a mesma relação, mas com maior íluidez sem que ocorra a segregação. Segundo Poon e Ho (2004), em algumas regiões - o que não é ainda o caso do Brasil - os VMA são freqüentemente usados, uma vez que podem dis-pensar ou reduzir o uso de adições minerais que, em alguns casos, pos-suem alto custo ou indisponibilidade no local de produção do CAA. Ainda que seu emprego em CAA não seja imprescindível, quando utilizados de forma conjunta com os superplastificantes de última gera-ção, os VMA permitem obter misturas estáveis e de grande íluidez. De toda forma, devem ser feitos ensaios prévios antes do uso, para verificar a compatibilidade entre aditivos e, especialmente em relação ao cimento. Otaviano (2007) alerta que é necessário maior controle quanto ao teor do VMA no CAA, bem como a sua compatibilização com o superplasti-ficante, para evitar problemas como retardamento da pega, alteração no desenvolvimento de resistência nas primeiras idades, coesão excessiva e aumento da retração por secagem. 2.5 Água Os requisitos de qualidade da água para CAA são os mesmos que para CCV.
  41. 41. CAA no 3 Estado Fresco trabalhabilidade do concreto auto-adensável (CAA) no estado fres-co é essencial para sua correta aplicação, pois como o adensamen-to desse concreto independe da ação humana, correções no local não serão possíveis. Assim foram desenvolvidos equipamentos para medir a trabalhabilidade do CAA no estado fresco. Quando o CAA está sendo produzido em obra, apenas se utilizam equipamentos para confirmar as propriedades reológicas definidas no estudo de dosagem, pois adi-cionar ou retirar materiais em um caminhão-betoneira, por exemplo, é uma tarefa árdua. Para dosar e trabalhar corretamente com o CAA, deve-se entender algumas peculiaridades do material, que o tornam diferente dos CCV A primeira grande característica desse material é que é extrema-mente fluido. Mas, ao mesmo tempo, deve ser capaz de carregar gran-des partículas de agregado graúdo em todo o trajeto. Ou seja, é um concreto que deve ser fluido e viscoso simultaneamente, unindo duas propriedades completamente distintas. Para melhor compreensão dessa característica, serão apresentados alguns conceitos de reologia como
  42. 42. a pressão que o CAA exerce nas fôrmas (que é uma pressão hidrostática exercida por um material com massa específica de cerca de 2400 kg/m3). Com isso, será possível descrever os equipamentos especiais desenvolvi-dos exclusivamente para os CAA no final do capítulo. 3.1 Reologia Reologia é o estudo da deformação e do fluxo. Do ponto de vista reoló-gico, o comportamento do CAA pode ser entendido pelo modelo de Bingham (ROUSSEL et ai, 2005), que é a classificação aceita pela maio-ria dos autores. Tal fluido é caracterizado por dois parâmetros: a viscosi-dade plástica e a tensão de cisalhamento. O primeiro é a medida da taxa de fluxo do material, enquanto a tensão de cisalhamento é uma medida de força, necessária para o movimento do concreto. O CAA apresenta alta fluidez sem segregação - graças à baixa tensão de cisalhamento e à alta viscosidade - quando comparado ao CCV (OH et ai, s/d). A visco-sidade plástica é conferida pelo aditivo superplastificante e pela água, e a tensão de cisalhamento é resultado da ação dos materiais finos, in-cluindo o cimento. Porém, a água aumenta a fluidez do concreto e dimi-nui consideravelmente sua viscosidade, ao contrário do aditivo superplastificante que tem por característica aumentar a fluidez com desprezível diminuição da viscosidade (OKAMURA, 1997). Segundo a Figura 3.1 de Billberg (2005), para que se inicie o movi-mento do CAA é necessária uma tensão de corte inicial (T0), a qual é fO D O 2 co E r- UO T5 -<O0 c Bingham r = r o + / y "í Newton r = / / -7 Velocidade de corte (7) Modelos reológicos (Fonte: Billberg, 2005)
  43. 43. pequena, próxima do zero, em que com a viscosidade plástica (pp|) - que também pode ser determinada pela inclinação cia reta - e com a veloci-dade de corte faz com que se defina a equação linear de comporta-mento reológico do CAA, relacionando a tensão de corte no eixo y e a velocidade de corte no eixo *x Se o CAA apresentar uma viscosidade plástica baixa, igual ou menor de 40 Pa.s, a tensão cie cisalhamento deverá ser elevada, e poderá ocorrer a segregação do concreto já que a mistura não terá condições de manter dispersão homogênea de seus constituintes (KHAYAT e DACZKO, 2002). Porém, se o CAA apresentar alta viscosidade, ou seja, maior de 70 Pa.s, a tensão de cisalhamento será próxima de zero. A característica da mis-tura que identifica a viscosidade é o valor do slump Jlow test. Com um alto valor de slump Jlow test, sendo baixa a tensão de cisalhamento, a pressão que o CAA exercerá nas fôrmas será próxima da hidrostática. 3.2 Pressão nas Fôrmas Este item é importante, já que a utilização do CAA faz com que aumente a pressão exercida nas fôrmas em comparação com o CCV, fazendo com que elas cedam se não houver cuidados extras. Proske e Graubner (2002) enumeram 18 itens que influenciam na pressão exercida pelo concreto nas fôrmas, relacionados na Tabela 3.1. Os autores dividiram em três graus de importância cada um dos itens gerais para todos os tipos de concreto. Para o CAA, os parâmetros 1.3, 1.4 e 2.4 não são aplicáveis. Segundo Walraven (2005), é indiscutível que a velocidade de con-cretagem influi diretamente na pressão nas fôrmas. Um CAA com uma velocidade de concretagem de 2 m por hora (m/h) exerce pressão seme-lhante à hidrostática. Porém, a partir desse ponto até os 10 m/h, a pres-são não varia consideravelmente e não ultrapassa essa medida. Por isso, afirma-se que é recomendável utilizar a pressão hidrostática para o cál-culo da resistência deis fôrmas. A recomendação de se utilizar a pressão hidrostática para o cálculo da resistência é aceita pela norma francesa NF P93-350/89. Isso, porém, pode ser um problema já que seria um material na forma líquida com massa específica de cerca de 2400 kg/m5 exercendo uma pressão hidrostática nas fôrmas. Uma das grandes vantagens do CAA frente ao CCV é o aumento da velocidade de concretagem, fazendo com que a capacidade dos equipamentos de lançamento do concreto
  44. 44. TABELA 3.1 Parâmetros Que Influem na Pressão das Fôrmas 1. Primeiro grau 2. Segundo grau 3. Terceiro grau l.l velocidade de lançamento 2.1 tempo de endurecimento 3.1 tipo de moldagem 1.2 densidade do concreto 2.2 compatibilidade entre cimento e aditivo 3.2 tipo e dimensão máxima dos agregados 1.3 tipo de compactação 2.3 pressão dos poros de água 3.3 tipo de cimento 1.4 tipo e profundidade de vibração 2.4 tempo de vibração 3.4 temperatura ambiental 1.5 consistência do concreto 2.5 projeto da fôrma 3.5 altura de lançamento e altura total 1.6 temperatura do concreto no estado fresco 2.6 permeabilidade da fôrma 3.6 armadura de reforço (Fonte: Proskc c Graubncr, 2002) seja a limitação da vazão de concretagem. Quanto mais rápido for possí-vel lançar a mistura, melhor para todos os envolvidos no processo. As-sim, uma das maiores vantagens do CAA se tornou um grande risco, conhecido como colapso de fôrmas (B1LLBERG, 2003). Desde o início dos anos 90, diversas aplicações do CAA na Suíça têm ocasionado o colapso de fôrmas ou simplesmente as deformado (LEE-MANN e HOFFMANN, 2003). Na maioria das aplicações, o CAA é in-troduzido pela parte inferior das fôrmas por conta das condições de produtividade. Brameshubere Uebachs (2003) mostraram que a pressão exercida pelo CAA é aproximadamente o dobro de quando é bombeado pela parte inferior de uma estrutura vertical em comparação ao bombe-amento pela parte superior com as mesmas velocidades de lançamento do concreto. As pressões podem, pontualmente, também, superar as hi-drostáticas. Porém, muitas publicações relatam que a pressão exercida nas fôr-mas pelo CAA é menor que a hidrostática, já que a mistura apresenta um comportamento tixotrópico (DOUGLAS et a/., 2005). Tixotropia é defi-nida como a diminuição de viscosidade sob tensão ou velocidade de
  45. 45. corte constante, seguida de recuperação gradual quando essa tensão ou velocidade de corte é removida. Essa recuperação gradual de viscosidade afeta a trabalhabilidade do concreto, bem como uma série de etapas do processo de concretagem como a mistura, transporte, bombeamento, lançamento e pressão desenvolvida nas fôrmas. A pressão exercida pelo CAA também pode ser diminuída com o controle do tempo de concre-tagem, executando uma segunda camada apenas quando a primeira já iniciou o processo de pega. Djelal et al. (2004) propõem a utilização da equação de Janssen adaptada para CAA para o cálculo da pressão. Essa equação depende da aceleração gravitacional; das características do concreto, como a massa específica e a tensão de cisalhamento; das características da fôrma como o espaçamento entre as paredes, da altura e do comprimento; das intera-ções entre a mistura e a fôrma, na forma de um ângulo de fricção interna determinado experimentalmente; e do coeficiente de fricção. É evidente a dificuldade de determinação da pressão pela equação; porém, deve-se considerar a importância do atrito entre o CAA e as paredes, ainda mais quando houver estruturas longas e circulares como a tubulação de bom-beamento. Há casos em que é necessário o bombeamento por 2000 m, por exemplo, sendo prudente ter cuidado na dosagem da mistura e es-pecificação da tubulação. Também é possível calcular a tensão de cisalhamento por meio do ensaio do L-Box (NGUYEN et at.y 2006). O autor propõe uma equação que relaciona as alturas do CAA ' h f e 'h^ extraídas do ensaio com a ten-são de cisalhamento, a força da gravidade e a massa específica do concre-to no estado fresco. A forma de parada (h, e h2) do concreto é diretamente relacionada à tensão de cisalhamento, possibilitando corre-lacionar ambas em fórmulas matemáticas. Trabalhos mais aprofundados nessa área seriam certamente bem-vindos, já que modelos matemáticos, usados para o cálculo da pressão nas fôrmas exercida pelo CAA, parecem não ser consenso no meio técni-co e nem esgotaram o assunto, apesar de buscarem maneiras mais preci-sas de cálculo. Ensaios para Controle da Trabalhabilidade 3.3 O conjunto de equipamentos para a avaliação da trabalhabilidade do CAA foi totalmente desenvolvido para esse novo tipo de concreto. É importante salientar que os ensaios ainda não foram normalizados e,
  46. 46. como qualquer procedimento sem normalização, há muitas divergências no meio técnico quanto às especificações e medidas. Logo, o mesmo aparelho pode apresentar pequenas diferenças entre uma publicação e outra. Mas um fato interessante é que não há muita variação dos tipos dos aparelhos, ou seja, a grande maioria dos autores utiliza os mesmos testes, porém com medidas e intervalos diferentes, como será mostrado na descrição de cada um. As três propriedades cuja medição se faz necessária CAA são a flui-dez, a capacidade cie fluir coeso e íntegro entre obstáculos e a resistência à segregação. Para cada uma dessas propriedades há um grupo de equi-pamentos, uns mais aptos e uns mais práticos que outros, conforme pode ser observado na Tabela 3.2. Essa tabela, inicialmente apresentada por Peterssen (1999), foi adaptada pelos autores desse livro. EFNARC (2002) enumera alguns pontos que devem ser levados em consideração na avaliação da trabalhabilidade do CAA: TABELA 3.2 Ensaios Para a Avaliação da Trabalhabilidade do CAA Ensaios Utilização Propriedades Avaliadas Laboratório Canteiro Fluidez Habilidade Pas. Coesão Slump flow xxx XXX XXX N X Slump flow T 50 XXX XX xxx N X V-Funnel XX X XX N X V-Funnel 5 min XX X X N XXX L-Box XX X N XXX XX U-Box XX X N XXX XX Fill-Box x N N XX XX U-Pipe X N X N xxx Orímet XX X XX X X J-Ring xxx XXX X xxx XX XXX - altamente recomendável; XX - recomendável; X - pouco recomendável; N - não relevante (Fonte: PETERSSEN. 1999. adaptado)
  47. 47. a) uma das principais dificuldades de utilizar tais lestes é que eles têm de medir as três propriedades requeridas no CAA, e nenhum teste é capaz de medir isoladamente todos os três itens; b) ainda não há uma relação clara entre os resultados experimentais e o cantei ro-de-obras; c) há pouca precisão de dados. Portanto, não há uma direção clara na obediência dos limites; d) os testes e limites são previstos para concretos com agregado graúdo de diâmetro máximo de 20 mm Caso seja necessário di-âmetro maior, os equipamentos devem ser ajustados; e) não se considera o tipo de elemento em que o concreto será lan-çado - se em estruturas horizontais ou em verticais; f) da mesma forma, os equipamentos devem ser ajustados caso as armaduras sejam muito densas. Muitos dos pontos são discutíveis ou podem ser solucionados. Con-forme já demonstrado, somente um aparelho não é capaz medir todas as propriedades necessárias. Mas como as dimensões dos equipamentos não são grandes, pode-se perfeitamente realizar dois ou três testes, tanto em laboratório quanto no cantei ro-de-obras. Quanto ao problema do diâmetro máximo do agregado graúdo ou da densidade da armadura, sabe-se que o CAA deve passar entre as barras da armadura e que o ta-manho máximo do agregado já está limitado em relação ao espaçamento entre elas. Logo, é improvável que seja necessário especificar diâmetros maiores que 20 mm. A equivalência entre ensaios e canteiro-de-obras, como todo novo material, só será adquirida por meio da experiência acumulada com o uso e, por fim, as medidas somente serão definitivas quando os equipamentos forem normalizados. 3.3.1 Slump flow test O slump flow lest é utilizado para medir a capacidade do CAA de fluir livremente sem segregar. Foi desenvolvido primeiramente no Japão para avaliar o uso de concretos submersos. A medida de fluidez a ser obtida do CAA é o diâmetro do círculo formado pelo concreto. Para concretos convencionais, a trabalhabilidade é medida pela determinação da con-sistência pelo abatimento do tronco de cone (NBR NM 67) ou pela determinação da consistência pelo espalhamento na mesa de Grajf
  48. 48. (NBR NM 68), a qual é aplicável para misturas que atinjam o espalha-mento mínimo de 350 mm limitado ao tamanho da mesa, 700 mm. Pode-se afirmar, a grosso modo, que o slumpflow test é uma adaptação destes dois ensaios para um concreto excessivamente fluido. O ensaio permite observar visualmente se o concreto está segregan-do ou não. As Figuras 3.2 e 3.3 ilustram o resultado do ensaio realizado com duas misturas: a primeira sem apresentar segregação e a segunda com segregação visível. Nota-se que, com o concreto segregando, o agre-gado graúdo forma uma pilha central, enquanto só a argamassa (ou pas-ta) flui para as extremidades, formando uma auréola. Se o concreto da Figura 3.4 fosse aplicado em estruturas reais, certamente o agregado graúdo iria para o fundo das fôrmas e a argamassa e a água subiriam para a superfície, o que provocaria grandes falhas de concretagem e diminui-riam a durabilidade e a resistência mecânica das peças. O slumpjlow test pode ser executado por uma pessoa e exige poucos materiais, o que o habilita a ser usado em canteiros-de-obra e não so-mente em laboratórios. É composto por uma base, que deve ser um quadrado de 1000 X 1000 mm - que não absorva água e nem provoque CAA sem segregação
  49. 49. fO D O Segregação visível atrito com o concreto - e por um tronco de cone com materiais de mes-mas características da base. Sobre o centro da base deve-se marcar um círculo de diâmetro de 200 mm para a colocação do cone, que deve ter 300 mm de altura, diâmetro interno menor cie 100 mm e diâmetro maior de 200 mm. Também são necessárias, para a execução do teste, uma espátula, uma concha côncava e uma trena para medir o espalhamento do concreto. Primeiramente, deve-se umedecer a placa e o tronco de cone para que não absorvam água do concreto durante o ensaio. Depois, colocar a placa sobre um chão firme e nivelado e o tronco de cone no centro da base, segurando-o firmemente sobre o círculo de 200 mm. Aproximada-mente seis litros de concreto serão necessários para o ensaio. Com a concha côncava, preencher com concreto e com a espátula remover o excesso do topo do cone. O adensamento deve ser feito pela força da gravidade, não devendo ser realizado qualquer tipo de compactação. Remover também qualquer excesso de concreto na placa e então erguer verticalmente o cone. Permitir que o concreto flua livremente e medir o diâmetro do espalhamento em duas direções perpendiculares. A média
  50. 50. dessas medidas é o valor do slumpjlow. Durante o ensaio é importante a observação da ocorrência ou não dc segregação. Espalhamentos muito baixos indicam que o concreto está pouco fluido. Assim, é necessário íluidificar o material com água ou aditivos superplastiíicantes. E, se a medida estiver elevada, deve-se tornar o con-creto mais coeso, porque estará muito fluido e, provavelmente, segre-gando. 3.3.2 Slump flow T50 cm test O slump flow T5 0 cm test é uma variação do slump flow, já que o procedi-mento e os equipamentos são os mesmos. As únicas alterações são a marcação de um círculo de 500 mm de diâmetro centrado na base, a necessidade de um cronômetro para a realização do teste e a presença de, pelo menos, duas pessoas. O teste é realizado simultaneamente com o slumpjlow test. Assim que o cone for erguido verticalmente, o segundo operador deve acionar o cronômetro e marcar o tempo em que o concreto alcança a marca dos 500 mm. Se o tempo for baixo, indica que o concreto está muito fluido; se o tempo for alto, indica que o concreto está muito coeso e deve, em ambos os casos, ser corrigido. A Figura 3.4 representa um teste do slump flow test com o slum flow T 5 0 cm test. Observa-se, pela Figura 3.4, que não há segregação visível uma vez que o agregado graúdo está acompanhando a argamassa até as extremi-dades do círculo sem ficar agrupado no centro. E também porque a mis-tura está fluindo uniformemente pela placa de base formando, aproximadamente, um círculo e não uma forma irregular. Também não ocorre o desprendimento de pasta, outra indicação de que o concreto está coeso. 3.3.3 J-ring test O j-ring test é uma complementação do slump flow test, do o rimei test ou até mesmo do v-funnel test, porque esses testes não tentam simular as armaduras de uma estrutura real. É constituído por um anel de barras de aço espaçadas conforme a armadura real que se deseja simular. Mas, normalmente, o diâmetro é de 300 mm, a altura é de 100 mm e o espa-çamento entre barras deve ser maior que 3 vezes o diâmetro máximo do
  51. 51. Ensaios cie slump flow test com o slumflow T 30cm test agregado graúdo. A Figura 3.5 ilustra o j-ring em conjunto com o slump flow test. Essa combinação de testes permite a verificação da fluidez e da habilidade do concreto passar por obstáculos, sendo a última devido ao j-ring. Pode-se ainda verificar visualmente a segregação da mistura, uma vez que, ao passar pelo anel, a argamassa não deve se separar do agrega-do graúdo. Para a execução do j-ring test em conjunto com outro teste para me-dir a fluidez do concreto - normalmente o slump flow test - são necessá-rios dois operadores, o anel metálico, o tronco de cone e base do slump flow, um cronômetro, uma trena, uma concha còncava e uma espátula. São dois lestes complementares e ainda não se tem certeza da exatidão dos resultados, uma vez que o anel de barras de aço certamente afeta o espalhamento do concreto - embora a habilidade da mistura de passar por obstáculos, no caso um anel de armaduras, provavelmente não seja influenciada pela fluidez. Deve-se umedecer os equipamentos e colocá-los sobre um chão firme e nivelado para que então se preencha de con-creto até o topo do tronco de cone, sem compactação externa ou vibração de qualquer natureza. Depois levanta-se o molde verticalmente e crono-
  52. 52. in rn á D O Ensaios de slump jlow test com a complementação do j-ring test (fonie: EFNARC, 2002) metra-se o tempo em que o concreto alcança o círculo de 500 mm, e mede-se o espalhamento em duas direções perpendiculares para o cálcu-lo do slump Jlow. Em seguida, medem-se as alturas interna e externa ao anel de barras de aço em quatro pontos diferentes e calcula-se a média aritmética da diferença entre as alturas, que é a medida do j-ring. Pode-se ainda verificar visualmente a ocorrência de segregação, pois se o agrega-do graúdo se separar da argamassa do concreto quando fluir às extremi-dades ou quando passar pelo j-ring, significa que a mistura não está coesa suficiente, necessitando de ajustes. O valor do ensaio é a diferença de altura entre o concreto imediatamente interior e imediatamente exte-rior ao anel, e não pode exceder 10 mm. 3.3.4 V-funnel test Desenvolvido no Japão por Ozawa, esse equipamento mede a fluidez do concreto, sendo apropriado para agregados graúdos de diâmetro máxi-mo de 20 mm assim como o slump flow test e o slump flow T50cm test. A Figura 3.6, adaptada de GOMES (2002), mostra duas possibilidades do aparelho, enquanto a Figura 3.7 ilustra um dos equipamentos utilizados no laboratório. Na extremidade inferior do equipamento retangular deve existir uma porta, que pode ser deslizante ou com dobradiça para que mantenha o concreto no interior do aparelho e seja aberta para iniciar o
  53. 53. 51.5cm 23c m b = 6.5 ou 7.5cm V-Funnels (fonte: GOMES, 2002 adaptado) 7.5cm v£> ro <DJ ensaio. A medida é o tempo que o material leva para escoar do funil. Após a execução do ensaio, pode-se preencher novamente o funil com concreto e esperar 5 minutos para a repetição do procedimento, para que se teste a resistência à segregação já que, se o CAA estiver segregan-do, o tempo de escoamento aumentará significativamente. É necessário levar em conta que o aparelho é bastante simples, e ainda não se sabe se há alguma influência provocada pelo ângulo interno e as paredes inter-nas na íluidez do concreto. Para a realização do ensaio são necessários um funil, uma espátula, uma concha côncava e um cronômetro. Como é preciso acionar o cronô-metro no exato momento em que a porta do aparelho é aberta, são ne-cessários dois operadores, assim como uma base para deixar o equipamento suspenso. Como nos outros ensaios, o equipamento deve ser firmemente fixado e nivelado, de forma que não se movimente ao longo da execução do en-saio. Inicialmente, deve-se umedecer todo o equipamento para que a água do concreto não seja absorvida indevidamente. Com a concha côncava, encher o funil com concreto, novamente sem compactação ou vibração de espécie alguma e, com a espátula, nivelar o topo do aparelho e retirar o excesso de material. Abrir a porta inferior do funil, permitindo que a mis-tura escoe unicamente sob a ação da gravidade. O tempo que o concreto leva para esvaziar completamente o funil é o resultado desse ensaio.
  54. 54. 3.3.5 L-box test O ensaio do l-box mede a íluidez do concreto simultaneamente à sua capacidade de passar por obstáculos e permanecer coeso. O equipamen-to consiste em urna caixa em forma de 4L com uma porta móvel separan-do a parte vertical da horizontal e, junto com a divisória, barras de aço que simulam a armadura real da estrutura, criando um obstáculo à pas-sagem do concreto. É importante salientar que o espaçamento e a bitola das barras de aço dependem, basicamente, das condições reais da estru-tura em que o concreto será aplicado. Embora muitos autores defendam uma normalização desse procedimento, o mais correto seria padronizar apenas a parte fixa do equipamento enquanto as armaduras seriam esco-lhidas para cada situação. A Figura 3.9 ilustra as medidas do l-box com 3 barras de aço de 12,5 mm de diâmetro espaçadas em 40 mm entre si, por serem as mais usuais. Aconselha-se utilizar agregados graúdos com diâmetro máximo de 12,50 mm, um terço do valor do espaçamento das armaduras. V-Funnel sendo utilizado
  55. 55. Para a execução desse ensaio são necessárias, além da caixa em 'L feita com material não-absorvente e sem atrito, uma espátula, uma pá côncava, uma trena e, se desejado, um cronômetro para a medição do tempo em que o concreto chega aos 20 cm e aos 40 cm, que devem ser marcados no aparelho. A cronometragem dos tempos não é obrigatória e nem sempre recomendada, pois são períodos pequenos e de difícil marcação (a não ser que se utilize uma pessoa para marcar cada um dos tempos, o que dificulta o ensaio). Devido às dimensões e características, é recomendado seu uso apenas em laboratório, sendo difícil a utilização em campo. Deve-se fixar o l-box em solo firme e nivelado, umedecer as paredes do equipamento e testar o portão móvel para ter certeza de que se erguerá mesmo com a pressão do concreto. Preencher a parte vertical e deixar o material se acomodar por 1 minuto. Depois levantar o portão e cronometrar o tempo em que o concreto alcança a marca de 20 cm e 40 cm. A Figura 3.8 ilustra o ensaio do l-box em andamento. Medir as alturas iniciais (Hj) e final (H2), indicadas na Figura 3.9, em que H2/Hi é o valor procurado e deve se situar entre 0,80 e 1,00 - 00 ro á D o U_ Ensaio do l-box em andamento
  56. 56. & fO 3 D O / 600 -<1—00• Unic mm Rebars 3 x ÓI2 Gíi|) 35 mm ^200 150 0-700 •< •< O <100 800 Medidas do l-box recomendadas (fonte: OFNARC, 2002) valor adotado pela maioria dos pesquisadores. Quanto mais fluida esti-ver a mistura, mais rápido chegará às marcas de 20 cm e 40 cm e mais nivelada terminará. Também deve-se observar a movimentação cio con-creto durante o ensaio, pois se estiver segregando ao passar nos obstácu-los, o agregado graúdo irá demorar mais a fluir, enquanto a argamassa do concreto chegará primeiro ao final da caixa. 3.3.6 U-box test Ensaio desenvolvido pela Technology Research Centre ojthe Taisei Corpora-tion in Japan, o u-box também pode ser chamado de box shaped test e serve para medir a íluidez e a capacidade do concreto de passar por obs-táculos sem segregar. O equipamento, ilustrado na Figura 3.10, exibe dois compartimentos separados por um portão móvel e barras de aço com diâmetro de 12,5 mm espaçadas entre si em 40 mm. Como no l-box, as armaduras devem ser projetadas caso a caso, a fim de se ter uma precisão maior nos resultados dos testes. Quando o con-creto passa de um compartimento para o outro, sofre uma resistência ao movimento, e quanto mais íntegro e coeso passar, sem segregar, mais auto-adensável mostrará ser. Esse equipamento é de difícil confecção e, depois de pronto, pode ser frágil dependendo do material usado (o que dificulta seu uso em campo), sendo mais apropriado para uso em laboratório.
  57. 57. O rõ D ü Medidas do u-box recomendadas (fome: EFNARC, 2002) Para a execução do ensaio são necessárias uma concha côncava, uma espátula, uma trena e cerca de 16 litros de concreto no estado fresco, colocados sem vibração ou compactação externa de qualquer natureza no comparlimento da esquerda do aparato, com o portão fechado. É importante que, antes da colocação da mistura, se umedeça o equipa-mento para que não absorva água do concreto - assim como o portão também deve ser testado, para que nenhuma partícula dificulte sua aber-tura durante o ensaio. O equipamento deve estar sobre chão firme e ni-velado. Após o preenchimento, a mistura deve descansar por 1 minuto e só então o portão deve ser aberto, fazendo com que o concreto escoe através das armaduras para o outro comparlimento. Assim que o movi-mento se estabilizar, deve-se medir as alturas RL e R2 - respectivamente a altura do material que ficou no compartimento da esquerda e da direi-ta - e determinar o valor R] — R2. Quanto mais fluida a mistura for, mais próximo do zero esta subtração irá resultar. Isso indicará que o concreto é auto-adensável, sendo que o limite máximo deve ser de 30 mm de di-ferença. Novamente a observação do movimento da mistura é muito importante para identificar algum tipo de segregação, uma vez que o concreto coeso deve sempre fluir uniformemente com todos os seus componentes unidos, sem separação. Na Figura 3.11, o ensaio em andamento em laboratório.
  58. 58. 3 D U Ensaio do u-hox em andamento 3.3.7 Fill-box test Esse equipamento, conhecido por fill-box, método de Kajima ou vesscl test, mede a capacidade do concreto passar coeso, sem segregar, por obs-táculos como armaduras e eletrodutos. O aparato (ilustrado na Figura 3.12) consiste em uma caixa transparente de 50 cm de comprimento por 30 cm de altura e 30 cm de largura, com 35 barras de PVC de 20 mm de diâ-metro espaçadas 5 cm de eixo a eixo, distribuídas ao longo da caixa. Insere-se no topo do aparelho um cano de 100 mm de diâmetro com um funil de 200 mm de diâmetro, que será a entrada da amostra de concre-to - de aproximadamente 45 litros. A altura do material nas duas extre-midades do equipamento é H, e H2, e a capacidade de preenchimento 4F' do concreto é calculado de acordo com a equação l. (H, 4- H-,) F = 100 * — — (eq. 1) 2*HX 1
  59. 59. 100 mm 500 mm 300 mm Vista Frontal 200 mm Vista Lateral 200 mm 100 mm 100 mm SOO mm 50 mm O O O O O O O O O O O O O O O O o o o o o O O O O O O O O O O O O O o 50 mm 3 0 0 m m v v 100 mm 150 mm 350 mm 300 mm 20 mm 50 mm FIGURA 3.12 medidas do fill box recomendadas (fonte: EFNARC, 2002) Para a realização do ensaio são necessários equipamento de material transparente que não absorva indevidamente a água do concreto, uma concha côncava com capacidade entre 1,5 litros e 2 litros e uma trena. Apenas um operador é suficiente. Primeiramente, deve-se colocar o fill box em um solo firme e nivelado para depois umedecer suas paredes sem que algum excesso de água permaneça. Preenchê-lo com a amostra de concre-to, cuidando para que seja derramada uma concha côncava a cada 5 se-gundos até que a mistura envolva a última barra de PVC. Medir duas alturas em cada face com a trena (Hj e o H2) e então calcular o lF Todo o procedimento do ensaio deve ser executado em menos de oito minutos. Caso a capacidade de preenchimento da mistura seja inferior a 90%, significa que o concreto deve ser ajustado para que alcance tal exigência e fluidificado, mantendo a coesão. Durante o procedimento, é importan-te observar se há ocorrência ou não de segregação, pois o concreto deve
  60. 60. estar coeso ao passar pelas barras de aço. Ou seja, se a argamassa chegar na extremidade da caixa oposta ao local de sua colocação antes do agre-gado graúdo, significa que a mistura está segregando e a correção é ne-cessária. 3.3.8 U-shaped pipe test Resistência à segregação significa que a distribuição dos agregados graú-dos deve ser uniforme em todos os lugares e níveis. Ou seja, o concreto não pode segregar nem horizontal e nem verticalmente, por isso é neces-sário que exista um método rápido e simples para o teste da coesão da mistura (BUI et ai, 2002). O procedimento foi desenvolvido por Gomes (2002), e serve para mensurar a segregação ele um CAA. Existem outros métodos para anali-sar a resistência à segregação, mas ou exigem muito tempo e esforço ou são imprecisos. Uma das vantagens do equipamento é que necessita de poucos recursos para construí-lo e é fácil de manejar e limpar, assim como o procedimento é simples. Mas apenas concretos íluidos podem ter sua segregação testada e o tempo de duração depende do início de pega de cada aglomerante. O u-shaped pipe é composto por três tubos de PVC de diâmetro interno de 156 mm, conforme a Figura 3.13. O pri-meiro e o terceiro tubo têm 570 mm de comprimento enquanto o segun-do mede 800 mm, e todos são serrados ao meio e presos com braçadeiras metálicas para que possam ser abertos sem danificar o concreto que es-tará no interior. Cerca de 32 litros da mistura são necessários para a execução do teste, que nada mais é do que uma comparação entre três corpos-de-prova retirados de três locais diferentes do 'U Para a execução do teste são necessários pelo menos dois operado-res, o equipamento de PVC, uma base de madeira para firmar os tubos, uma trena, uma pá côncava, uma serra, uma balança e uma peneira de 5 mm. Deve-se colocar o concreto no topo do primeiro tubo para escoar verti-calmente e depois percorrer horizontalmente o segundo tubo para alcan-çar o terceiro e subir verticalmente até o topo. Acredita-se que esse caminho representa as condições reais que podem ocorrer em uma obra convencional. Após o preenchimento do aparato, espera-se cerca de três horas - que é o tempo do concreto obter uma certa resistência para não desmanchar caso de não ocorra pega total - e coloca-se o equipamento na horizontal para separar as duas partes do tubo. Então, extraem-se as
  61. 61. fO D O Ll_ Medidas do u-shaped pipe, cm mm, recomendadas e forma após desfôrma (fonte: GOMES, 2002) três amostras (indicadas na Figura 3.5) de 10 cm de comprimento e, na peneira de 5 mm, lavam-se as amostras para que ocorra a separação dos constituintes e seja possível obter o agregado graúdo limpo. Deve-se usar papel-tolha para secar a superfície das amostras para que a massa seja determinada. A massa da amostra 1 é a referência que será dividida pelas massas 2 e 3. A menor relação será a quantificação da segregação (RS), calculada conforme a equação 2.
  62. 62. Se a relação RS for menor que 90%, significa que o concreto está segregando, ou seja, é necessário que se adicionem materiais finos ou aditivo modificador de viscosidade para dar maior coesão à mistura. Após a extração dos exemplares, pode-se deixar o restante do concreto endurecer para dividir os pedaços ao meio e analisar visualmente a se-gregação, porque um bom CAA partido ao meio deve ter os agregados graúdos distribuídos uniformemente. 3.3.9 Orimettest Esse equipamento foi desenvolvido inicialmente para concretos de alta trabalhabilidade e, atualmente, para CAA. O orimet consiste em um tubo de 100 mm de diâmetro interno com uma redução para 75 mm e uma comporta inferior, que serve para liberar a passagem do CAA(Figura 3.14). Ensaio do orímet test em conjunto com o j-ring test (fonte: FURNAS, 2004)
  63. 63. Para a realização do procedimento utilizam-se cerca de 10 litros de mate-rial. Esse teste verifica a fluidez do material e avalia sua capacidade de passar por obstáculos sem segregar caso coloquem-se duas barras perpen-diculares de 10 mm. Também é possível a realização do orimct em conjun-to com o j-ring, para que não seja necessário adicionar as duas barras. Para a realização do ensaio, além do concreto, são necessários o equipamento feito com material não-absorvente ou quimicamente rea-gente com os componentes, um balde com capacidade para cerca de 10 litros, uma concha côncava, uma espátula, um cronômetro e pelo menos dois operadores. Primeiramente, deve-se fixar o equipamento em um chão firme e nivelado e umedecer as paredes do tubo. Preencher o tubo com a concha côncava e tirar qualquer excesso de material com a espá-tula para então abrir a comporta inferior e cronometrar o tempo em que o concreto flui através do orifício. 3.3.10 Considerações finais A Tabela 3.3 resume os valores mínimo e máximos aceitos pela maior parte cios pesquisadores para cada equipamento de medição da trabalha-bilidade do CAA descrito nos itens anteriores. Observa-se que existe mais de um tipo de equipamento para medir cada uma das propriedades do CAA no estado fresco. Ao analisar facilidade de execução dos ensaios de cada aparelho, é possível concluir que o slump flow test é o ensaio mais adequado para medir a fluidez; o j-ring, para medir a habilidade do CAA passar coeso por obstáculos; e os dois anteriores, mais o u-shaped pipe, para avaliar a resistência à segregação do material. Salienta-se, novamente, que os ensaios não foram normalizados ain-da. Logo, podem haver divergências nos valores e medidas adotadas. Limitações c Dificuldades 3.4 Como não poderia deixar de ser, o CAA apresenta algumas limitações e dificuldades na sua aplicação. Porém, o conhecimento dessas limitações faz com que não ocorram problemas futuros desde que alguns detalhes sejam observados e corrigidos. Sabe-se que qualquer concreto dosado em laboratório necessita de pequenos ajustes quando é utilizado na produção em uma central de concreto porque altera a forma de pesagem dos materiais, teor de umi-
  64. 64. TABELA 3.3 Valores aceitos pela maioria dos pesquisadores para os equipamentos de trabalhabilidade • Valores típicos Ensaio Unidade Mínimo Máximo 1 slump flow milímetro 600 750 2 slump flow c50cni segundo 3 7 3 v-funnel segundo 6 12 A v-funnel (acréscimo tempo) segundo 0 3 5 l-box (h2 / h,) 0.80 1.00 6 u-box (h? h,) mm 0 30 7 fill-box porcentagem % 90 100 8 u-shaped pipe porcentagem % 90 100 9 orimet segundo 0 5 10 j-ring milímetro 0 10 dade dos agregados e, principalmente, a energia de mistura do mistura-dor. Porém, quando o concreto é um auto-adensável, esses ajustes podem ser maiores, porque trata-se de um concreto mais sensível que o CCV. Até que os operadores da central, motoristas e outros envolvidos no pro-cesso dominem completamente a tecnologia, deve-se ter maiores cuida-dos na transposição do laboratório para a edificação. Um fato interessante é que a energia de mistura dos caminhões-be-toneira é consideravelmente menor que a de centrais de concreto (como, por exemplo, as encontradas em indústrias de pré-moldados). Assim, o concreto do caminhão-betoneira, antes de receber o aditivo superplasti-ficante, não pode estar seco e deve apresentar um certo valor de slump tesl para que se maximize o efeito do aditivo. Uma alternativa para isso seria a introdução de um aditivo plastiPicante no concreto apenas para que a mistura apresente um valor de slump test inicial do CCV de, pelo menos, 40 mm.

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