Análise dos ganhos das propriedades mecânicas decorrentes de diferentes adições minerais em concreto auto adensável

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ARTIGO DE REVISÃO

CARNEIRO, Roberto Carlos [1], IRRIGARAY, Mario Arlindo Paz [2]

CARNEIRO, Roberto Carlos. CARNEIRO, Roberto Carlos. Análise dos ganhos das propriedades mecânicas decorrentes de diferentes adições minerais em concreto auto adensável. Revista Científica Multidisciplinar Núcleo do Conhecimento. Ano 03, Ed. 10, Vol. 08, pp. 52-57 Outubro de 2018. ISSN:2448-0959

RESUMO

A utilização de concreto nas edificações é intensa em todo o mundo. Apesar disso, o concreto convencional apresenta alguns problemas em sua produção, lançamento, adensamento e cura, podendo ocorrer patologias ao longo de sua vida útil, relacionados aos vazios na fase de concretagem. Para minimizar essas interferências, o concreto auto adensável (CAA), vem conquistando o espaço do concreto convencional (CCV), sobretudo, pelo fato de não demandar de adensamento e apresentar boa capacidade de fluidez e de preencher os espaços vazios das formas entres as armaduras, o que elimina falhas em suas peças, possibilitando estruturas com vida útil mais durável. O objetivo do presente estudo consiste em avaliar os ganhos mecânicos (compressão; módulo de elasticidade e tração na flexão) decorrentes de diferentes adições minerais sílica ativa (AS) e filer calcário (AF). Sendo a primeira, em forma de substituição de parte do cimento. Com base nesses insumos, foram produzidas duas misturas com adição mineral de AS e AF. Os compostos foram submetidos a ensaios no estado endurecido (compressão; módulo de elasticidade e tração na flexão), com tratamento estatístico (95% de confiabilidade). Os resultados dos ensaios evidenciam que a mistura produzida com sílica ativa proporcionou maior desempenho em propriedades mecânicas.

Palavras-chave: concreto auto adensável, sílica ativa, filer calcário.

INTRODUÇÃO

O Concreto Auto-Adensável (CAA) representa uma evolução, capaz de conferir à construção civil benefícios econômicos tecnológicos e ambientais, otimizando o consumo de materiais e mão de obra. Um concreto só será considerado CAA se três propriedades forem alcançadas simultaneamente: fluidez, coesão e resistência à segregação.

O CAA caracteriza por ser um compósito com alta fluidez, capaz de ocupar todos os espaços de uma forma onde é aplicado, seja laje, pilar, vigas, etc., compactando-se pela ação única de seu peso próprio e sem necessitar de qualquer tipo de vibração interna ou externa. Devendo ainda, ser capaz de sustentar os grãos do agregado graúdo, mantendo-os homogeneamente distribuídos no interior da mistura, quando o concreto fluir através de obstáculos, como as barras de armaduras e também quando o concreto se encontra em repouso.

O CAA é definido pela a NBR 15823-1 (ABNT, 2010) como o concreto capaz de fluir e auto-adensar através de seu peso próprio, preenchendo fôrmas e passando por embutidos (armaduras, dutos e insertos), mantendo sua homogeneidade nas etapas de mistura, lançamento e acabamento.

O concreto CAA representa um avanço na tecnologia do concreto, podendo ser empregado em todos os tipos de estruturas, é capaz de proporcionar vantagens econômicas (aumento da produtividade e redução de custos); tecnológicos (permitem estruturas com formas complexas e/ou altas taxas de armaduras); e ambientais (melhora do ambiente de trabalho e contribuição para diminuição do impacto ambiental) para a tecnologia sustentável do concreto.

O objetivo do presente estudo consiste em avaliar os ganhos mecânicos (compressão; módulo de elasticidade e tração na flexão) decorrentes de diferentes adições minerais. sílica ativa (AS) e filer calcário (AF).

As adições minerais são definidas como sendo materiais siliciosos finamente moídos, podendo ser adicionados ao concreto em quantidades relativamente grandes, de modo geral na faixa de 20% a 100% da massa do cimento Portland. As adições minerais são adicionadas ao concreto com o objetivo de atingir propriedades específicas na mistura. Essas adições são normalmente empregados em grandes volumes, com o intuito de reduzir os custos e sofisticar a propriedade da trabalhabilidade do concreto em seu estado fresco, potencializando a resistência à fissuração térmica, à expansão álcalis agregados e também ao ataque por sulfatos.

As prerrogativas positivas com o emprego de adições minerais segundo são de ordem ambiental, econômica e tecnológica: ambiental: quando se trata de resíduo industrial, sendo que assim evita que o material seja descartado no ambiente sem possibilidade de benefício satisfatório; econômico: em sua substituição parcial do cimento, reduzindo o seu consumo e, evidentemente o custo do m³ do concreto, e tecnológico: pela potencialização as características do concreto em seu estado fresco e endurecido.

As adições podem ser classificadas como inertes (API) ou reativas (APR), em consonância com sua ação no concreto. As APR favorecem para a produção dos hídratos como: cinza volante, cinza da casca de arroz, escória de alto-forno, sílica ativa e metacaulim. As API por sua vez, motivam uma ação física, possibilitando uma estrutura com maior consistência. Podendo ser expostos como exemplos os fíleres de calcário, quartzo, e o resíduo do beneficiamento de mármore e granito (RBMG).

O concreto é um material constituído, basicamente, pela mistura, em proporções adequadas, de matérias primas tradicionais, como o cimento, o agregado e a água. Todavia, este concreto, produzido com os componentes tradicionais, apresenta uma série de limitações em termos do seu desempenho, tais como baixa resistência à tração, alta retração hidráulica, baixa fluidez e coesão da massa no estado plástico e baixa relação resistência á compressão “versus” massa específica, as quais, também, restringem as aplicações do concreto nas obras.

O filer calcário tem aparência de um pó fino, derivado da rocha calcário. Pode ser classificado como calcítico ou dolomítico, dependendo de sua composição química. O calcário calcítico é aquele em que predomina a calcita, mineral composto essencialmente de carbonato de cálcio (CaCO3). O calcário dolomítico, por sua vez, é gerado a partir substituição de parte cálcio existente na calcita, por magnésio, formando a dolamita (CAMG (co3)2), num processo chamado de dolomitização (MELO, 2005).

A utilização de fíler calcário é o mais empregado na produção de CAA. De forma que seus grãos possuem o formato de prisma com faces retangulares, diferentes de adições como escória, cinza volante e sílica ativa, as quais possuem partículas arredondadas, entretanto, não lamelares quanto às partículas do pó de pedra. Tem ainda, a capacidade de adsorver água resultando assim em maior resistência à exsudação e um aumento da viscosidade.

A ação do filer calcário se dá tanto por meio de um efeito físico como químico, de forma que não constitui um material completamente inerte, como se tem definido. O efeito físico core devido a sua finura, que gera um bom preenchimento dos vazios (TAYLOR, 1990). No que se refere a ação química, a atuação do filer se dá principalmente durante a hidratação do cimento nas primeiras idades, funcionando como agente de nucleação para a produção do CH e CSH, além de acelerar a hidratação dos minerais do clínquer, especialmente o C3S, contribuindo para o aumento da resistência à compressão (BOSILJKOV, 2003).

No estudo realizado por Bosiljkov (2003) em pastas de cimento aponta ainda que, aumentando o teor de substituição de filer, em relação ao cimento, de 25 para 50%, há um importante incremento na deformabilidade.

DESENVOLVIMENTO

A superfície específica das adições minerais foi realizada conforme determina a NBR 16372 (2015), ou seja, através de método de permeabilidade ao ar (Método de Blaine). O ensaio baseia-se no tempo requerido para uma quantidade de ar fluir através da amostra (a quantidade de material ensaiada é em função da sua massa específica aparente) compactada sob condições específicas, na constante do aparelho e na viscosidade do ar. Com relação à sílica ativa, é um material com propriedades pozolânicas do tipo II, onde foi empregado em substituição ao cimento.

O aditivo empregado nesta pesquisa para produção do concreto CAA foi o Tec Flow 7030, que é um redutor de água superplastificante de 3ª geração, isento de cloretos. A produção do aditivo em conformidade com a (NBR 10908/2008), a massa específica fica dentro dos parâmetros de 1,04 e 1,08 g/cm³ e recomenda uma dosagem variando de 0,6 a 2,0%. De acordo com a NBR 11768 (2011) é um aditivo do Tipo SP II / N/A/R, ou seja, aditivo do tipo superplastificante a base policarboxilatos.

Para obter o ponto de saturação do aditivo superplastificante e de adição de fíler calcário necessários para que a mistura apresentasse o desempenho com as características pretendidas, repetiu-se o processo com a adição de sílica ativa, visto que esta pesquisa fez uso de duas adições distintas, sendo uma ativa e outra reativa.

Com a relação fixa em a/c em 0,45; obteve-se o ponto de saturação da pasta através do escoamento no cone Marsch e na sequência do espalhamento no mini-slum no tronco de cone. O ponto de saturação é obtido quando, ao acrescentar maiores teores de aditivo à pasta, não diminui o tempo de escoamento, e não aumenta o diâmetro de espalhamento. Sendo assim, o ponto de saturação do aditivo designa-se por ser aquele que atingem os melhores desempenhos, com a menor quantidade de aditivo provável para conseguir os parâmetros de saturação da mistura.

Nesta fase do ensaio, foram incrementados 5% de fíler em relação à massa de cimento e, assim aferido – ocorreu o fenômeno exsudação e/ou segregação. Para as misturas com pasta com adição não foi medido o tempo no cone de Marsh. Quando necessário, adicionava-se 5% de adição em relação à massa inicial de cimento, avaliando-se as propriedades da presença ou não da exsudação e/ou segregação. Quando o espalhamento apresentava valor inferior aos 600 mm com o incremento de adição, ajustava-se na próxima mistura com acréscimo de aditivo em 0,05%.

Na produção da pasta, empregou-se 0,30% de aditivo superplastificante para que a mistura alcançasse a fluidez desejada, e 20% de fíler calcário para que não ocorresse a exsudação.Também empregamos adição mineral de sílica ativa em substituição de parte de cimento, onde se elaborou o procedimento de dosagem da pasta, onde o emprego de sílica foi de 10% e o aditivo ficou em 0,38%.

Após ensaios em laboratório, os traços foram fixados conforme a Tabela 1 para adição mineral com sílica ativa e na Tabela 2 consta o traço para as misturas com adição de filer calcário. Considerando que a sílica ativa foi implementada em forma de substituição de parte do cimento, sendo:

Tabela 1 – Traço referência CO com AS

Fonte: Dados da pesquisa, (2017).

Para o concreto de referência com adição mineral com filer calcário, o traço obtido foi conforme a Tabela 2:.

Tabela 2 – Traço referência CAA com AF

Cimento Fíler Areia Brita Água Aditivo
Unitário 1 0,25 2,1 1,7 0,45 0,0125
Kg/m³ 444,07 111,02 932,55 754,92 199,83 5,55

Fonte: Dados da pesquisa, (2017).

Com base nos traços acima, foram divididos os concretos em dois grupos com 10 misturas distintas para cada classe de adição mineral, variando o teor das fibras em (0,5%, 0,75% e 1,0%).

O concreto foi produzido no canteiro de obras da Universidade Tecnológica Federal do Paraná, em uma betoneira do tipo tambor horizontal com capacidade de 360 litros.

Foi empregada a análise de variância (ANOVA – Analysis Of Variance) nível de confiança de 95%. Em caso confirmado essa diferença estatística, foi realizada o teste de Kruskall-Wallis e procedimento de Análise Kruskall-Wallis e procedimento de Bonferroni.

CONSIDERAÇÕES FINAIS

Conclui-se que houve melhor desempenho das propriedades mecânicas (resistência à compressão; módulo de elasticidade e tração na flexão).

REFERÊNCIAS

AITCIN, P. C. Concreto de alto desempenho. São Paulo: Pini. 2000.

BOSILJKOV, V. B. SCC mixes with poorly graded aggregate and high volume of limestone filler. Cemente and concrete Research, 2003.

FORNASIER, R. S. Porosidade e permeabilidade do concreto de alto desempenho com sílica ativa. 129 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia) – Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Curso de Pós-Graduação em Engenharia Civil, Porto Alegre, 1995.

ISAIAS, G. C. Efeito de misturas binárias e ternárias de pozolanas em concreto de elevado desempenho: um estudo com vistas à corrosão da armadura. Tese (Doutorado em Engenharia) – Escola Politécnica de São Paulo, São Paulo, 1995.

TAYLOR, H. F. W. Cement chemistry. London. Acadamic Press, 1990.

[1] Mestre em engenharia civil – área de materiais, pós-graduação em engenharia de segurança do trabalho, tecnólogo em engenharia civil e técnico em edificações.

[2] Doutor/professor-Universidade Tecnológica Federal do Paraná – Campus Pato Branco – Paraná – Brasil.

Enviado: Janeiro, 2018

Aprovado: Outubro, 2018

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