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UNIVERSIDADE FEDERAL DE GOIÁS ESCOLA DE ENGENHARIA CIVIL CURSO DE MESTRADO EM ENGENHARIA CIVIL DINAH DAVID MEIRELES CONTRIBUIÇÃO AOS ESTUDOS DE USO DE ADITIVOS MODIFICADORES DE VISCOSIDADE EM CONCRETO AUTO-ADENSÁVEL Goiânia 2010

Aditivos Modificadores de Viscosidade

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Page 1: Aditivos Modificadores de Viscosidade

UNIVERSIDADE FEDERAL DE GOIÁS

ESCOLA DE ENGENHARIA CIVIL

CURSO DE MESTRADO EM ENGENHARIA CIVIL

DINAH DAVID MEIRELES

CONTRIBUIÇÃO AOS ESTUDOS DE USO DE ADITIVOS MODIFIC ADORES DE

VISCOSIDADE EM CONCRETO AUTO-ADENSÁVEL

Goiânia

2010

Page 2: Aditivos Modificadores de Viscosidade

DINAH DAVID MEIRELES

CONTRIBUIÇÃO AOS ESTUDOS DE USO DE ADITIVOS MODIFIC ADORES DE

VISCOSIDADE EM CONCRETO AUTO-ADENSÁVEL

Dissertação apresentada ao Curso de Mestrado em Engenharia Civil da Escola de Engenharia Civil da Universidade Federal de Goiás, para obtenção do título de Mestre em Engenharia Civil. Área de Concentração: Estruturas e Materiais

Orientador: Prof. Dr. André B. Geyer

Goiânia

2010

Page 3: Aditivos Modificadores de Viscosidade

Dados Internacionais de Catalogação na Publicação (CIP) GPT/BC/UFG

514c

Meireles, Dinah David.

Contribuição aos estudos de uso de aditivos modificadores de viscosidade em concreto auto-adensável [manuscrito] / Dinah David Meireles. - 2010.

xv, 92 f. : il., figs, tabs. Orientador: Prof. Dr. André B. Geyer. Dissertação (Mestrado) – Universidade Federal de Goiás, Escola de

Engenharia Civil, 2010. Bibliografia.

Inclui lista de figuras, abreviaturas, siglas e tabelas. Apêndices. 1. Concreto auto-adensável – Aditivos. 2. Concreto –

Modificadores – Viscosidade. I. Título.

CDU: 693.542.4

Page 4: Aditivos Modificadores de Viscosidade

À minha mãe, Rosânia David Meireles, minha maior fonte de sabedoria e amor.

Page 5: Aditivos Modificadores de Viscosidade

AGRADECIMENTOS

Ao meu amigo e orientador André Geyer. Ao Eng. Alexandre Castro que participou de forma efetiva dessa pesquisa. À amiga Eng. Luciana dos Anjos que é pra mim um exemplo de profissional e me

ensinou muito mais que eu esperava quando fui sua estagiária em Furnas. À FURNAS CENTRAIS ELÉTRICAS pela oportunidade de fazer parte desse

projeto de pesquisa e pelas condições oferecidas para o desenvolvimento desta dissertação. Ao CNPq pelo apoio financeiro. À minha família, base e motivo da minha vida. ...

Page 6: Aditivos Modificadores de Viscosidade

“Feliz aquele que transfere o que sabe e aprende o que ensina.”

Cora Coralina

Page 7: Aditivos Modificadores de Viscosidade

RESUMO

O presente trabalho apresenta combinações dos aditivos superplastificantes base

policarboxilato com aditivos modificadores de viscosidade avaliando as propriedades dos

concretos auto-adensáveis nos estados fresco e endurecido, comparando-as entre si e com as

propriedades de concretos auto-adensáveis com adições minerais e com apenas aditivos

superplastificantes.

Os materiais utilizados foram escolhidos para se aproximarem ao máximo de um

concreto convencional não influenciando assim em suas propriedades mecânicas, resultando

em um teor de argamassa ótimo muito alto, 66%. Quanto à influência da relação a/c, os

resultados mostram que o concreto de maior relação a/c nem sempre apresenta maior valor de

segregação, uma vez que a maior quantidade de agregado em sua composição dificulta a

sedimentação dos grãos, em decorrência do maior atrito entre as partículas. Concreto com

relação a/c menor, com maior quantidade de pasta e com viscosidade adequada, dificulta a

sedimentação dos grãos, por outro lado, uma mistura com pasta pouco viscosa não restringe a

movimentação de partículas maiores, apresentando alta taxa de segregação. Adicionalmente,

observa-se que concretos fabricados sem a utilização de modificadores de viscosidade,

apresentaram valores de segregação próximos e inferiores a 15 (identificados por Fabricante I

SP, Fabricante II SP, Fabricante III SP, Fabricante IV SP). Isto indica que os modificadores

de viscosidade, de modo geral, não resultaram em ganhos de viscosidade esperados.

Observou-se que os concretos com adição de sílica ativa e fíler apresentaram as maiores

resistências à compressão, isto foi devido à alteração microestrutural promovido pelas reações

pozolânicas (no caso da sílica) e efeito fíler (tanto no caso da adição de sílica quanto do fíler).

Como os outros concretos autoadensáveis foram produzidos sem adições, eles apresentaram

resistências próximas. Os efeitos dos aditivos na resistência à compressão foram similares

destacando-se apensas o concreto Fabricante IV SP que exibiu ganho significativo de

resistência.

Palavras chaves: aditivos modificadores de viscosidade, aditivos superplastificantes,

concreto auto-adensável, segregação.

Page 8: Aditivos Modificadores de Viscosidade

ABSTRACT

The research presents combinations of superplasticizers admixtures

polycarboxylate-based and viscosity-modifying admixtures, and the evaluation of the

properties of the self-compacting concretes in fresh and hardened state comparing them with

each other and with the properties of self-compacting concrete with mineral additions and

concrete with only superplasticizers admixtures. The materials used were chosen to approach

the maximum of a conventional concrete thus not affecting the mechanical properties,

resulting in a mortar high great content, 66%. About the influence of the w/c relation, the

results show that concrete of higher relation w/c, not always presents higher segregation, since

the greatest amount of aggregate in its composition would make the sedimentation of grains,

due to increase friction between the particles. While the concrete with lower w/c relation, with

higher pulp viscosity, would hinder the sedimentation of grains. On the other hand, mixed

with a little sticky paste not restrict the movement of larger particles, presenting high rate

segregation. Additionally, it is observed that concrete made without the use of viscosity

modifiers, gave values of segregation next and under 15 (identified by Fabricante I SP,

Fabricante II SP, Fabricante III SP, Fabricante IV SP). This indicates that the viscosity

modifiers, generally did not obtained results expected in gains of viscosity. Is was observed

that the concrete with silica fume and fillers showed the greatest resistance to compression,

due to microstructural changes promoted by the pozzolanic reactions (in silica´s case) and

filler effect (in both case). Since others self-compacting concretes were produced without any

mineral additions, they showed nearby resistances. The admixtures effects on resistance to

compression were similar, emphasis only the Fabricante IV SP concrete that showed a

significant gain in resistance.

Key-words: viscosity-modifying admixtures, superplasticizers admixtures, self-

compacting concrete, segregation.

Page 9: Aditivos Modificadores de Viscosidade

LISTA DE FIGURAS

Figura 2.1 – Comparação da proporção dos componentes do concreto auto-adensável e

convencional (OKAMURA; OUCHI, 2003). ..................................................... 23

Figura 2.2 – Ensaio de espalhamento ....................................................................................... 29

Figura 2.3 – Segregação e exsudação do concreto auto-adensável .......................................... 29

Figura 2.4 – Ensaio da Caixa U ................................................................................................ 30

Figura 2.5 – Tempo de escoamento do Funil V ....................................................................... 31

Figura 2.6 – Escoamento do concreto auto-adensável no Funil V ........................................... 31

Figura 2.7 – Desenho esquemático da Coluna de Segregação. ................................................ 32

Figura 2.8 – Lançamento do concreto sem compactação ......................................................... 33

Figura 2.9 – União do tubo por meio de fita adesiva ............................................................... 33

Figura 2.10 – Lavagem do concreto na peneira de 5 mm......................................................... 34

Figura 2.11 – Passo a passo para dosagem do CAA (Tutikian, 2004). .................................... 35

Figura 3.1 – Monômero de um policarboxilato (RAMACHANDRAN, 1998) ....................... 39

Figura 3.2 – Esquematização de uma molécula de policarboxilato (LEIDHODT, et al., 2000).

............................................................................................................................ 40

Figura 3.3 – Efeito da defloculação dos grãos de cimento (AÏTCIN et al., 1994). .................. 41

Figura 3.4 – Micrografia de partículas de cimento floculadas. (a) Floculação do sistema

cimento-água (b) dispersão do sistema com a adição de um superplastificante

(MEHTA; MONTEIRO, 1994). ......................................................................... 41

Figura 3.5 – Mecanismo de repulsão dos aditivos superplastificantes. (a) Ilustração do

mecanismo de repulsão eletrostática para a cadeia de naftaleno e melamina (b)

Ilustração do mecanismo de repulsão estérica para a cadeia de policarboxilato

(COLLEPARDI, et al., 1999). ............................................................................ 42

Figura 3.6 – Viscosidade plástica do concreto (EFNARC, 2006) ............................................ 43

Figura 3.7 – Ação dos aditivos modificadores de viscosidade ................................................. 44

Figura 4.1 – Finos de pedreira .................................................................................................. 50

Figura 5.1 – Granulometria do Cimento ................................................................................... 56

Figura 5.2 – Curva granulométrica do agregado miúdo ........................................................... 57

Figura 5.3 – Curva granulométrica da brita .............................................................................. 59

Figura 5.4 – Difratograma dos finos de gnaisse ....................................................................... 64

Figura 6.1 – Organograma da pesquisa .................................................................................... 67

Page 10: Aditivos Modificadores de Viscosidade

Figura 6.2 – Resultados de Segregação. Ensaio da Coluna de Segregação.............................. 70

Figura 6.3 – Resultados do Ensaio da Caixa U. ....................................................................... 72

Figura 6.4 – Resultados do Ensaio do Funil V ......................................................................... 74

Figura 6.5 – Resultados do Ensaio de Tempo de Escoamento de 500 mm .............................. 75

Figura 6.6 – Correlação dos ensaios Slump-flow e Caixa U .................................................... 77

Figura 6.7 – Correlação dos ensaios Slump-flow e Funil V ..................................................... 77

Figura 6.8 – Correlação dos ensaios Slump-flow e Funil V ..................................................... 78

Figura 7.2 – Resultados de Resistência à Compressão Axial dos Concretos Autoadensáveis. 81

Figura 7.3 – Desvio dos resultados de Resistência à Compressão ........................................... 81

Figura 7.4 – Correlação das Propriedades Absorção de Água e Resistência à Compressão. ... 85

Figura 7.5 – Correlação das Propriedades Resistência à Compressão e Resistência à Tração 85

Figura 7.6 – Correlação das Propriedades Resistência à Compressão e Módulo de

Elasticidade, para todos os concretos estudados. ................................................ 86

Figura 7.7 – Correlação das Propriedades Resistência à Compressão e Módulo de

Elasticidade, com a exclusão dos resultados do concreto Sika+VMA. .............. 87

Figura 7.8 – Correlação das Propriedades Resistência à Compressão e Módulo de

Elasticidade, análise comparativa dos modelos de regressão. ............................ 88

Page 11: Aditivos Modificadores de Viscosidade

LISTA DE TABELAS

Tabela 2.1 – Classe de espalhamento (NBR 15823-1) ............................................................. 27

Tabela 2.2 – Classe de viscosidade plástica aparente t500 (NBR 15823-1) ............................ 27

Tabela 2.3 – Classe de viscosidade plástica aparente pelo funil V (NBR 15823-1) ................ 27

Tabela 2.4 – Classe de resistência à segregação pela coluna de segregação (NBR 15823-6) .. 28

Tabela 5.1 – Caracterização do Cimento CP V ........................................................................ 55

Tabela 5.2 – Propriedades físicas e mecânicas do cimento CP V - ARI .................................. 55

Tabela 5.3 – Análise Granulométrica do cimento .................................................................... 56

Tabela 5.4 – Composição granulométrica do agregado miúdo ................................................ 57

Tabela 5.5 – Composição granulométrica do agregado graúdo ............................................... 58

Tabela 5.6 – Caracterização da sílica ativa............................................................................... 65

Tabela 6.1 – Composição dos concretos .................................................................................. 69

Tabela 6.2 – Ensaios realizados no Estado fresco .................................................................... 69

Tabela 6.3 – Resultados do Ensaio de Espalhamento .............................................................. 73

Tabela 6.4 – Análise estatística de correlação das propriedades estudadas. ............................ 76

Tabela 7.1 – Ensaios realizados no estado endurecido ............................................................. 79

Tabela 7.2 – Composições dos concretos estudados. ............................................................... 80

Tabela 7.3 – Resultados da análise de variância realizada com os dados individuais. ............ 82

Tabela 7.4 – Grupos definidos pela comparação múltipla de médias por relação água/cimento,

ordenados de forma crescente quanto às médias globais de resistência à

compressão. ......................................................................................................... 82

Tabela 7.5 – Grupos definidos pela comparação múltipla de médias por tipo de concreto,

ordenados de forma crescente quanto às médias globais de resistência à

compressão. ......................................................................................................... 83

Tabela 7.6 – Análise estatística de correlação das propriedades estudadas. ............................ 84

Page 12: Aditivos Modificadores de Viscosidade

SUMÁRIO

AGRADECIMENTOS ............................................................................................... 6

RESUMO .................................................................................................................... 8

ABSTRACT ................................................................................................................ 9

LISTA DE FIGURAS .............................................................................................. 10

LISTA DE TABELAS .............................................................................................. 12

1 INTRODUÇÃO ........................................................................................................ 16

1.1 JUSTIFICATIVA E IMPORTÂNCIA DO TEMA.................................................... 18

1.2 OBJETIVOS GERAIS ............................................................................................... 18

1.3 OBJETIVOS ESPECÍFICOS ..................................................................................... 19

1.4 ESTRUTURA DA DISSERTAÇÃO ......................................................................... 19

2 CONCRETO AUTO-ADENSÁVEL ...................................................................... 20

2.1 DEFINIÇÃO .............................................................................................................. 20

2.2 MATERIAIS .............................................................................................................. 21

2.3 PROPRIEDADES DO CONCRETO AUTO-ADENSÁVEL ................................... 23

2.3.1 PROPRIEDADES DE AUTO-ADENSABILIDADE ............................................ 23

2.3.2 PROPRIEDADES MECÂNICAS ........................................................................... 25

2.4 ENSAIOS DE CARACTERIZAÇÃO DO CONCRETO AUTO-ADENSÁVEL..... 26

2.4.2 Espalhamento............................................................................................................ 28

2.4.3 Caixa U ...................................................................................................................... 29

2.4.4 Funil V ....................................................................................................................... 30

2.4.5 Coluna de segregação ............................................................................................... 32

2.5 DOSAGEM ................................................................................................................ 34

2.5.1 Método proposto por Tutikian (2004) .................................................................... 34

3 ADITIVOS ................................................................................................................ 37

3.1 ADITIVO SUPERPLASTIFICANTE BASE POLICARBOXILATO ...................... 38

3.1.1 Definição .................................................................................................................... 39

3.1.2 Características e propriedades ................................................................................ 40

Page 13: Aditivos Modificadores de Viscosidade

3.2 ADITIVOS MODIFICADORES DE VISCOSIDADE ............................................. 42

3.2.1 Definição .................................................................................................................... 42

3.2.2 Características e propriedades ................................................................................ 43 3.2.2.1 Welan gum .................................................................................................................. 45 3.2.2.2 Éteres de celulose ....................................................................................................... 45 3.2.2.3 1,3-Glucan .................................................................................................................. 46 3.2.2.4 Amido modificado....................................................................................................... 47 3.2.2.5 Sílica precipitada ....................................................................................................... 47

3.2.3 Vantagens dos aditivos modificadores de viscosidade .......................................... 47

4 ADIÇÕES MINERAIS ............................................................................................ 50

4.1 PÓ DE PEDRA .......................................................................................................... 50

4.2 SÍLICA ATIVA .......................................................................................................... 51

5 PROGRAMA EXPERIMENTAL: CARACTERIZAÇÃO E ANÁLISE DE MATERIAIS ............................................................................................................. 54

5.1 CIMENTO .................................................................................................................. 54

5.2 AGREGADO MIÚDO ............................................................................................... 54

5.3 AGREGADO GRAÚDO ........................................................................................... 57

5.4 ADITIVOS ................................................................................................................. 59

5.4.1 Aditivos superplastificantes ..................................................................................... 59 5.4.1.1 FABRICANTE I SP ..................................................................................................... 59 5.4.1.2 FABRICANTE II SP ................................................................................................... 60 5.4.1.3 FABRICANTE III SP .................................................................................................. 60 5.4.1.4 FABRICANTE IV SP .................................................................................................. 61

5.4.2 Aditivos modificadores de viscosidade ................................................................... 61 5.4.2.1 FABRICANTE I VMA ................................................................................................. 61 5.4.2.2 FABRICANTE II VMAa.............................................................................................. 62 5.4.2.3 FABRICANTE II VMAb.............................................................................................. 62 5.4.2.4 FABRICANTE III VMA .............................................................................................. 63

5.5 ADIÇÕES MINERAIS .............................................................................................. 63

5.5.1 Pó de brita ................................................................................................................. 63

5.5.2 Sílica ativa ................................................................................................................. 64

6 PROGRAMA EXPERIMENTAL: DOSAGEM E CARACTERIZAÇÃO DO CONCRETO NO ESTADO FRESCO ................................................................... 66

6.1 MÉTODO DE DOSAGEM ........................................................................................ 66

6.2 COMPOSIÇÃO DOS CONCRETOS ........................................................................ 68

6.3 CARACTERIZAÇÃO DOS CONCRETOS NO ESTADO FRESCO ...................... 69

6.3.2 Resultados da coluna de segregação ....................................................................... 70

6.3.3 Resultados do ensaio da caixa U ............................................................................. 71

Page 14: Aditivos Modificadores de Viscosidade

6.3.4 Resultados do ensaio de espalhamento ................................................................... 72

6.3.5 Resultados do ensaio do funil V .............................................................................. 73

6.3.6 Resultados do ensaio do tempo de espalhamento de 500 mm .............................. 75

6.4 ANÁLISE DE CORRELAÇÃO DAS PROPRIEDADES DO CONCRETO NO ESTADO FRESCO .................................................................................................... 76

7 ANÁLISE DAS PROPRIEDADES MECÂNICAS dO CONCRETO .... ............ 79

7.2 RESULTADOS DA RESISTÊNCIA À COMPRESSÃO AXIAL ............................ 80

7.3 ANÁLISE DE CORRELAÇÃO DAS PROPRIEDADES DO CONCRETO NO ESTADO ENDURECIDO ......................................................................................... 83

8 CONSIDERAÇÕES FINAIS................................................................................... 89

8.1 SUGESTÕES PARA FUTURAS PESQUISAS ........................................................ 90

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ................................................................... 91

Page 15: Aditivos Modificadores de Viscosidade

1 INTRODUÇÃO

O concreto auto-adensável é um material ainda pouco utilizado no Brasil. A

solução, desenvolvida no Japão na década de 1980, chegou aos canteiros do País na década

seguinte. Por dispensar vibração e, conseqüentemente, proporcionar aumento de

produtividade e redução de ruídos no ambiente, o produto ganhou espaço mais rapidamente

nos galpões das fábricas de pré-moldados de concreto. Gradativamente, entretanto, o produto

vem ganhando a confiança dos construtores, que dele se valem para viabilizar soluções

técnicas em complexas estruturas moldadas in loco (Faria, 2008).

“Já há um consenso no meio acadêmico e prático que o CAA é o concreto do

futuro por ser um item fundamental na industrialização da construção civil. Cada vez mais a

construção partirá para o uso de pré-moldados, onde o CAA é extremamente viável”

(TUTIKIAN, 2008).

O emprego de aditivos em concretos e argamassas é tão antigo quanto o próprio

cimento ou de outros aglomerantes hidráulicos. Segundo Coutinho (1997), os romanos

adicionavam clara de ovo, sangue, banha ou leite à massa dos concretos para melhorar a

trabalhabilidade das misturas.

Segundo Dodson (1990), o primeiro aditivo sintético foi empregado em 1930 nos

Estados Unidos como dispersante para pigmento empregado em concreto para o pavimento de

uma rodovia. O aditivo utilizado foi um produto base ácido sulfônico de naftaleno.

O adequado comportamento do CAA exige misturas com alta fluidez e suficiente

viscosidade e coesão entre os componentes, a fim de garantir um fluxo contínuo e uniforme

de toda mistura, preenchendo toda a fôrma sem exibir segregação e sem que produza bloqueio

entre as armaduras ou ao passar por algum obstáculo. Essas características definem as

principais propriedades de autoadensabilidade do CAA, são elas: habilidade de

preenchimento, habilidade de passar entre obstáculos e resistência à segregação; obviamente,

esses parâmetros são diferentes dos utilizados nas caracterizações convencionais do concreto

fresco.

Estas propriedades devem ser quantificadas ou qualificadas através de ensaios que

representem seu comportamento durante a aplicação. Diferentes métodos, que serão descritos

Page 16: Aditivos Modificadores de Viscosidade

17

no Capítulo 2, têm sido desenvolvidos para verificar se o concreto produzido atende às

propriedades de autoadensabilidade. A escolha do tipo de ensaio e a sua análise final devem

depender das características da obra, do lançamento e das condições locais de aplicação do

concreto. Alguns ensaios apresentam parâmetros que servem para avaliar mais de uma

propriedade (EFNARC, 2005).

Aditivos superplastificantes empregados em conjunto com aditivos promotores de

viscosidade pretendem viabilizar o emprego de concretos auto-adensáveis para a execução de

peças densamente armadas ou em que se deseja grande facilidade de lançamento,

adensamento e acabamento, assim como a redução de ruído advindos dos equipamentos de

vibração. O uso conjunto desses aditivos visa garantir elevada fluidez e estabilidade adequada

às misturas, evitando a segregação ou exsudação, efeitos indesejáveis que podem decorrer do

emprego de elevadas dosagens de aditivos superplastificantes.

A utilização de aditivos modificadores de viscosidade pode gerar em concretos

um comportamento pseudoplástico, ou seja, redução da viscosidade em função do aumento da

taxa de cisalhamento aplicada. Como o concreto auto-adensável trata-se de um material

fluido, com uma alta taxa de cisalhamento, a viscosidade diminui, facilitando a execução.

Sendo assim, após a aplicação do concreto auto-adensável, a viscosidade tende a aumentar e

garante a capacidade de reter água e manter a sustentabilidade das partículas (MELO, 2005).

Algumas vantagens são observadas com a utilização do aditivo modificador de

viscosidade:

• Flexibilidade na escolha de materiais e procedimentos de lançamento;

• Obtenção de níveis de fluidez que fazem com que o concreto seja capaz

de vencer grandes distâncias horizontais;

• Melhoria da homogeneidade na mistura;

• Permanência da coesão durante queda livre;

• Redução ou eliminação de exsudação;

• Aumento da estabilidade durante o transporte e colocação.

Page 17: Aditivos Modificadores de Viscosidade

18

1.1 JUSTIFICATIVA E IMPORTÂNCIA DO TEMA

Durante o adensamento do concreto pode ocorrer falhas gerando nichos de

concretagem e fissuras que permitirão a entrada da água comprometendo assim a durabilidade

da estrutura.

Sakata et al. (1996) mostrou que a adição de agente de viscosidade ao CAA

estabilizou a fluidez, fez o concreto fluir facilmente em pequenos espaços e possibilitou o

alcance da propriedade de autoadensamento em uma ampla faixa do slump flow.

Domone e Chai (1996) relatam que o agente de viscosidade reduz a sensibilidade

do CAA às variações nas proporções de mistura, um importante aspecto para produções em

larga escala. Por sua vez, Khayat e Guizani (1997) observaram que, assim como a adição de

materiais finos reforçam a estabilidade do concreto altamente fluido, esses agentes de

viscosidade também são utilizados como uma alternativa para reforçar a estabilidade desses

concretos, juntamente com aditivos redutores de água de alta gama, para assegurar a alta

fluidez e a adequada estabilidade.

Os finos que são empregados no concreto para melhorar sua coesão e resistência à

segregação muitas vezes são restos industriais que podem ser reciclados no concreto,

substituindo parte do material cimentante ou de agregados. Porém nem sempre esse tipo de

material está disponível na região inviabilizando sua utilização, daí se justifica o estudo e

emprego dos aditivos modificadores de viscosidade que substituem esse produto.

Alguns autores (ACI 304, 1971; VAZQUES, 1995; SEDRAN et. al.,1996) citam

que o uso desses agentes pode ser útil se agregados mal graduados estão para ser utilizados

e/ou onde adições minerais não estão disponíveis a um preço razoável.

Sendo o concreto um material tão utilizado, cada vez mais são desenvolvidas

tecnologias para facilitar sua fabricação, transporte, adensamento e lançamento.

1.2 OBJETIVOS GERAIS

O objetivo geral da dissertação consiste em estudar as propriedades e

características do concreto auto-adensável, avaliando a influência da adição de aditivos

modificadores de viscosidade no concreto tanto no estado fresco quanto no endurecido.

Page 18: Aditivos Modificadores de Viscosidade

19

1.3 OBJETIVOS ESPECÍFICOS

• Aplicação do método de dosagem para concreto auto-adensável proposto por Tutikian

(2004)

• Estudo das propriedades mecânicas dos concretos auto-adensáveis, como resistência à

compressão, resistência à tração e módulo de elasticidade.

• Estudo da influência dos aditivos modificadores de viscosidade na segregação dos

concretos auto-adensáveis.

• Comparação dos efeitos nas propriedades de auto-adensabilidade e mecânica dos

modificadores de viscosidade nas dosagens feitas apenas com aditivos

superplastificantes para cada fabricante

• Comparação dos efeitos dos modificadores de viscosidade com os efeitos das adições

minerais nas propriedades de auto-adensabilidade e mecânica do concreto auto-

adensável.

1.4 ESTRUTURA DA DISSERTAÇÃO

Essa dissertação é apresentada em 8 capítulos. O primeiro capítulo trata da

introdução do trabalho e os objetivos da mesma.

Nos capítulos 2, 3 e 4 é feita a revisão bibliográfica da pesquisa. O capítulo 2 trata

da história do concreto auto-adensável, suas propriedades e características. O capítulo 3

apresenta os aditivos superplastificantes e modificadores de viscosidade. E as adições

minerais são mostradas no capítulo 4.

O programa experimental está dividido nos capítulos 5, 6 e 7, sendo que no

capítulo 5 estão a caracterização e análise dos materiais e no capítulo 6 as dosagens e a

caracterização dos concretos no estado fresco. O capítulo 7 apresenta os resultados e as

análises das propriedades mecânicas e absorção do concreto.

Por fim, no capítulo 8 estão as conclusões e as considerações finais seguidas das

referências bibliográficas.

Page 19: Aditivos Modificadores de Viscosidade

2 CONCRETO AUTO-ADENSÁVEL

2.1 DEFINIÇÃO

O concreto auto-adensável é um material especial que surgiu como uma

alternativa às exigências das obras, tais como: estruturas de fôrmas com espaços confinados,

lajes com nível acabado, reparos e reforços estruturais, peças densamente armadas, pilares e

pilaretes em alvenaria estrutural, chumbamento de insertes, concretagens submersos,

estruturas pré-fabricadas entre outras (HELENE, 1998).

EFNARC (2002) diz que para um concreto ser considerado auto-adensável, deve

apresentar três propriedades fundamentais: fluidez, coesão ou habilidade passante e

resistência à segregação. Define-se fluidez como a capacidade do concreto auto-adensável de

fluir dentro e através da fôrma preenchendo todos os espaços. Coesão ou habilidade passante

como a capacidade de escoamento pela fôrma, passando por entre as armaduras sem

obstrução do fluxo ou segregação. Resistência à segregação é a propriedade que caracteriza a

capacidade do concreto em se manter coeso ou fluir dentro das fôrmas, passando ou não

através de obstáculos.

Descreve-se a auto-adensabilidade do concreto fresco como a capacidade de

preenchimento dos espaços vazios e o envolvimento das barras de aço e outros obstáculos

pelo material, exclusivamente através da ação da força gravitacional, mantendo uma adequada

homogeneidade (BOSILJVKOV, 2003).

Por fim, Tutikian (2004) afirma que o termo auto-adensável (CAA) identificava

uma categoria de concreto que pode ser moldado em fôrmas preenchendo cada espaço vazio

através exclusivamente de seu peso próprio, não necessitando de qualquer tecnologia de

compactação ou vibração externa.

Page 20: Aditivos Modificadores de Viscosidade

21

2.2 MATERIAIS

O concreto auto-adensável é um concreto que possui os mesmos componentes de

um concreto convencional, com algumas mudanças nas características de alguns

componentes, acrescido de aditivos e adições.

Todos os cimentos do tipo Portland, de acordo com as especificações de normas

técnicas locais, podem ser utilizados na produção do CAA. A quantidade de cimento do CAA

está em torno de 200 a 450 kg/m3, dependendo da utilização de adições minerais. Para

dosagem a menos de 300 kg/m3 deve-se assegurar a inclusão de outro material cimentício, tais

como cinza volante, escória etc.

Em geral os agregados utilizados no CAA devem atender às mesmas exigências

normativas quando utilizados no concreto convencional. Recomenda-se que as partículas

menores que 0,125 mm sejam consideradas como parte do conteúdo de finos, isto é, da pasta,

pois influenciam no comportamento reológico do CAA. O diâmetro máximo característico

dos agregados graúdos normalmente utilizados nos CAA é de 20 mm, porém diâmetros

máximos de 40 mm já foram utilizados em aplicações de CAA (OKAMURA, 1997).

O CAA deve possuir um baixo volume de agregado graúdo, entre 28% e 35% do

volume do concreto, e uma relação de peso agregado graúdo/ concreto de 32% a 40%, com

proporções aproximadas de 750 kg/m3 a 920 kg/m3. O volume comum de agregado miúdo

varia entre 40% e 50% do volume de argamassa, com proporções aproximadas de 710 a 900

kg/m3.

Os aditivos utilizados no CAA deverão atender às exigências normativas

disponíveis em cada país. Os aditivos superplastificantes e os modificadores de viscosidade

são os mais utilizados.

O uso do superplastificante no CAA é inevitável, pois ele é responsável por uma

das principais propriedades do CAA, a fluidez. Sem o superplastificante seria impossível

pensar em concreto auto-adensável. No mercado nacional, são inúmeros os tipos e as marcas

existentes e novos tipos surgem a cada dia direcionados especificamente ao CAA, o que tem,

de alguma forma, dificultado a escolha de um superplastificante.

O aditivo modificador de viscosidade, conhecido também como agente de

viscosidade, aditivo anti-washout e agente espessante, tem sua composição dividida em três

grupos: 1 – sintéticos solúveis em água e polímeros orgânicos naturais (éter celulósico,

celulose metílica, óxido polietileno, vinil carboxílico, polímeros, álcool polivinilico etc); 2 –

Page 21: Aditivos Modificadores de Viscosidade

22

emulsões acrílicas; 3 – à base de polissacarídeos naturais solúveis em água (Xanthan gum,

Guar gum, Welan gum, entre outros), copolímeros de estireno com grupos carboxílicos e

polieletroliticos sintéticos. Os dois primeiros grupos são geralmente aplicados em concretos

submersos, enquanto o terceiro grupo é comumente utilizado em concretos auto-adensáveis e

concretos fluidos ( KHAYAT & GUIZANI, 1997).

O mecanismo de ação dos aditivos modificadores de viscosidade no concreto é

aumentar a coesão da mistura, melhorando a estabilidade e a mobilidade do concreto. A

adição do agente de viscosidade afeta a fase aquosa da pasta de cimento, na qual cadeias de

polímeros solúveis em água podem absorver alguma água livre no sistema, reforçando, assim,

a viscosidade da pasta de cimento. Como resultado, menos água livre estará sujeita à

exsudação. O reforço da viscosidade da pasta de cimento pode também melhorar a capacidade

da pasta de suspender partículas sólidas, reduzindo a sedimentação.

As adições minerais são materiais finamente moídos, que são incorporados ao

concreto com a finalidade de obter características específicas. Estes são geralmente utilizados

em grandes quantidades, com a finalidade de reduzir os custos e melhorar a trabalhabilidade

do concreto no estado fresco, podendo até melhorar sua resistência à fissuração térmica, à

expansão álcali-agregado e ao ataque por sulfatos (MEHTA & MONTEIRO, 1994)

Em relação às exigências do CAA no estado fresco, adições inertes e reativas são

comumente utilizadas para aumentar a viscosidade e a coesão, proporcionando uma

resistência à segregação. As adições também regulam a quantidade de cimento para reduzir o

calor de hidratação e a retração (EFNARC, 2005).

Apesar do componente água ser o material que exige pouco ou nenhum controle

de qualidade, geralmente, realizado entre os componentes do concreto, é certamente o

parâmetro mais importante no controle das propriedades do concreto fresco e endurecido.

Geralmente seu uso no concreto é expresso como uma relação água/ cimento, por peso ou

volume, relação água/cimento, por peso ou volume, relação água/materiais cimentícios,

água/materiais finos etc. A quantidade de água de uma mistura é dividida basicamente em

quatro partes: uma para hidratação do cimento, uma para absorção e adsorção dos agregados e

materiais finos, uma para preencher a porosidade do esqueleto granular e uma para garantir a

fluidez do concreto. Domone e Chai (1996) definiram a água livre como o total de água

menos aquela retida pelos materiais finos e/ou pelos agregados.

As propriedades reológicas do concreto fresco são altamente influenciadas pela

relação água/cimento (a/c). Um aumento na relação a/c produz uma redução na viscosidade

Page 22: Aditivos Modificadores de Viscosidade

23

plástica e na resistência de fluxo. Uma baixa relação a/c e o uso de superplastificantes

produzem concretos com alta viscosidade (BEAUPRÉ & MINDESS, 1998).

Dessa forma, os materiais que constituem o concreto auto-adensável são

praticamente os mesmo do concreto convencional, diferenciando-se principalmente pela

proporção de seus componentes como mostrado na Figura 2.1.

Figura 2.1 – Comparação da proporção dos componentes do concreto auto-adensável e convencional

(OKAMURA; OUCHI, 2003).

2.3 PROPRIEDADES DO CONCRETO AUTO-ADENSÁVEL

2.3.1 PROPRIEDADES DE AUTO-ADENSABILIDADE

Quando o concreto é lançado e adensado é importante que atinja a melhor

compacidade possível. Para que isso ocorra é necessário expulsar ao máximo o ar aprisionado

durante as etapas de mistura, transporte e lançamento, adensando o concreto sem segregar. O

concreto deve se manter nessa condição até o acabamento final da peça estrutural.

Mesmo para porções pequenas de ar aprisionado, há uma considerável perda de

resistência à compressão do concreto e maior facilidade de penetração de agentes agressivos,

diminuindo a vida útil da estrutura.

Page 23: Aditivos Modificadores de Viscosidade

24

Independente dos materiais e do traço, o concreto pode não desempenhar suas

funções de estabilidade e durabilidade satisfatoriamente, caso não possa ser manipulado de

forma a obter compacidade mínima sem segregação e exsudação consideráveis.

O concreto necessita de uma tensão mínima para iniciar seu escoamento (Eo),

devido à força resistente a esse movimento, que é composta pelo atrito e pela coesão entre os

materiais que o compõem. Essa tensão mínima pode ser atingida pelo peso próprio do

concreto quando este é lançado sobre uma superfície. Para que o concreto se espalhe, após o

lançamento, ocupando todos os espaços de uma fôrma, normalmente é necessário aplicar uma

energia, por exemplo, por vibração do concreto. Portanto, quanto mais obstáculos estiverem

impedindo a movimentação do concreto, maior trabalhabilidade este deve ter ou maior

energia deve ser utilizada no seu adensamento.

No caso do concreto auto-adensável a tensão de escoamento é bem menor que a

do concreto convencional e não é necessário aplicar nenhuma energia externa para que ele se

espalhe. Isso é possível adicionando-se à mistura aditivos superplastificantes que promovem

grande aumento na sua fluidez. Porém, esse aumento de fluidez torna o concreto bastante

suscetível a segregação sendo, portanto adicionado finos no concreto e/ ou aditivos

modificadores de viscosidade para o manter coeso. Essas adições além de promoverem maior

resistência à segregação à mistura, ocupam espaços vazios limitando o espaço para o ar se

aprisionar gerando ganho de durabilidade.

Quanto maior a coesão do concreto maior será a tensão inicial de escoamento, ou

seja a coesão é diretamente proporcional a Eo. Para permitir a execução de uma estrutura,

procura-se obter um concreto com menor viscosidade e maior coesão possíveis, ou seja, ter

grande mobilidade sem segregar. É exatamente nisso que reside a dosagem do concreto auto-

adensável. Combinar aditivos superplastificantes (preferencialmente base policarboxilato),

com adições minerais e/ ou aditivos modificadores de viscosidade.

Na linguagem corrente “consistência” se refere a firmeza de forma de uma

substância ou à facilidade com que ela flui. No caso do concreto, às vezes, o termo

consistência é usado para significado grau de molhagem; dentro de limites, os concretos mais

molhados são mais trabalháveis do que os secos, mas concretos com igual consistência podem

ter trabalhabilidades diferentes. A definição de consistência do ACI é: “a mobilidade relativa

ou capacidade de fluir do concreto ou argamassa”.

Page 24: Aditivos Modificadores de Viscosidade

25

2.3.2 PROPRIEDADES MECÂNICAS

Desde a introdução do CAA na indústria da construção civil, teve-se sempre

grande interesse nas propriedades deste material no estado fresco, de modo que estas foram e

continuam a ser muito estudadas por pesquisadores em todo o mundo. Porém, quando se tem

em vista o uso estrutural do concreto, são as propriedades do material no estado endurecido

que ganham maior importância, exigindo estudos que permitam sua previsão (DAMONE,

2006).

No presente trabalho serão estudas as propriedades de resistência à compressão, à

tração e o módulo de deformação do CAA, no estado endurecido. A composição dos

componentes nas misturas dos concretos estudados teve como objetivo se aproximar ao

máximo dos concretos convencionais justamente para não influenciar em suas propriedades

mecânicas obtendo assim um alto teor de argamassa.

É de conhecimento geral que a relação água/cimento de um concreto é a principal

responsável pela porosidade da matriz de cimento e da zona de transição entre matriz e

agregado graúdo, que têm influência direta na resistência do concreto, de modo que quanto

maior a porosidade do material, menor será sua resistência à compressão (MEHTA e

MONTEIRO, 1994).

Porém, fatores como adensamento, dimensões mineralógicas, presença de adições

minerais, aditivos e composição do concreto, em geral, influenciam fortemente as

propriedades do concreto no estado endurecido. Desse modo, no CAA a combinação desses

fatores faz com que o material apresente uma microestrutura mais homogênea, com uma

menor porosidade quando comparada a concretos convencionais. Esse fato faz com que a

resistência à compressão dos CAA possa se apresentar ligeiramente maior que a de concretos

convencionais, para a mesma relação água/cimento (SCC EPG, 2005; MELO, 2005).

Da mesma forma, a resistência à tração também pode ser comparável, de modo

que o comportamento observado em CAA é o mesmo que ocorre em concretos convencionais

vibrados (LEITE, 2007). Em alguns casos, porém, a relação entre a resistência à tração e

resistência à compressão pode ser um pouco maior para CAA, devido à microestrutura mais

homogênea e menor porosidade na interface entre a matriz e agregado graúdo

(HOLSCHEMACHER e KLUG, 2002).

PROSKE e GRAUBNER (2005) e SCC EPG (2005) relatam que quanto maior a

quantidade de agregados de alta rigidez presente no concreto, maior será o módulo de

Page 25: Aditivos Modificadores de Viscosidade

26

elasticidade apresentado por este. Da mesma forma, a diminuição do volume de agregado, e

conseqüente aumento do volume de pasta da mistura, irão proporcionar uma diminuição no

valor do módulo de deformação apresentado.

Dessa forma, tem-se que o CAA, em geral, apresenta menor módulo de

elasticidade quando comparado a concretos convencionais. A análise de um banco de dados

permitiu a conclusão de que o CAA pode chegar a apresentar módulo de elasticidade 20%

inferior ao apresentado por concretos convencionais, que possuam a mesma resistência à

compressão e mesmos agregados presentes na mistura (HOLSCHEMACHER e KLUG,

2002).

Segundo Klug et al. (2003), o desenvolvimento das resistências do CAA e do

concreto convencional com o tempo é similar, no entanto, para o mesmo fator a/c, há uma

tendência que o CAA apresente resistências maiores devido uma maios quantidade de finos

que acarreta na redução dos vazios e da porosidade. Já com relação ao módulo de deformação

longitudinal, Klug et al. (2003) constata uma diminuição nos resultados do CAA, quando

comparados ao concreto convencional, atribuída a uma e menor quantidade de agregados.

2.4 ENSAIOS DE CARACTERIZAÇÃO DO CONCRETO AUTO-ADENSÁVEL

Para a caracterização do concreto auto-adensável é necessária a quantificação de suas

propriedades. Essa quantificação é uma avaliação qualitativa e visual das propriedades auto

adensáveis.

A fluidez pode ser facilmente medida, porém a coesão e viscosidade estão

correlacionadas com a fluidez, capacidade de passagem por obstáculos e também com a

segregação, que na maioria dos ensaios é analisada visualmente. A exsudação, embora

avaliada visualmente, é muito fácil de ser identificada.

Vários métodos foram desenvolvidos para avaliar essas propriedades e neste capítulo

serão apresentados alguns desses ensaios.

Os ensaios apresentados neste trabalho são normatizados pela NBR 15823 e

classificados em função das propriedades no estado fresco estabelecidas nas Tabelas 2.1 a 2.4.

Apenas o ensaio da Caixa U não foi normalizado pela Associação Brasileira de Normas e foi

desenvolvido pela Technology Research Centre of the Taisei Corporation in Japan.

Page 26: Aditivos Modificadores de Viscosidade

27

Tabela 2.1 – Classe de espalhamento (NBR 15823-1)

Classe Espalhamento (mm) Aplicação Método de ensaio

SF1 550 a 650 Estruturas não armadas ou com

baixa taxa de armadura, concreto

bombeável, etc.

ABNT NBR 15823-2 SF2 660 a 750 Adequada para maioria das

estruturas.

SF3 760 a 850 Estruturas com alta densidade de

armadura e/ou forma arquitetônica

complexa.

Tabela 2.2 – Classe de viscosidade plástica aparente t500 (NBR 15823-1)

Classe T500 (s) Aplicação Método de ensaio

VS1 ≤ 2 Estruturas com alta densidade de armadura e

embutidos. ABNT NBR 15823-2

VS2 ≥ 2 Adequado para maioria das aplicações

correntes.

Tabela 2.3 – Classe de viscosidade plástica aparente pelo funil V (NBR 15823-1)

Classe Funil V (s) Aplicação Método de ensaio

VF1 < 9 Estruturas com alta densidade de armadura e

embutidos. ABNT NBR 15823-5

VF2 9 a 25 Adequado para maioria das aplicações

correntes.

Page 27: Aditivos Modificadores de Viscosidade

28

Tabela 2.4 – Classe de resistência à segregação pela coluna de segregação (NBR 15823-6)

Classe Coluna de Segregação (%) Aplicação Método de ensaio

SR1 ≤ 20 Lajes de pequena espessura e

estruturas de pouca

complexidade. ABNT NBR 15823-6

SR2 ≤ 15 Elementos de fundações

profundas, pré-moldados e

estruturas complexas.

2.4.2 Espalhamento

O ensaio, ilustrado nas Figuras 2.2 e 2.3, é realizado com o cone de ABRANS para

quantificar a fluidez do concreto auto-adensável e avaliar propriedades como coesão e

exsudação. Hodgson (2003) apud Melo (2005) apresenta algumas informações

complementares que podem ser obtidas, de forma a ampliar a avaliação do CAA.

• Análise da distribuição do agregado graúdo, verificando se há concentração de

partículas no centro do espalhamento;

• Análise da segregação e exsudação, verificando a presença de uma fina camada de

pasta ou água de exsudação ao redor da região de espalhamento;

• Análise da forma assumida pelo concreto durante o espalhamento, verificando se o

diâmetro do concreto espalhado possui circunferência regular.

Page 28: Aditivos Modificadores de Viscosidade

29

Figura 2.2 – Ensaio de espalhamento

Figura 2.3 – Segregação e exsudação do concreto auto-adensável

2.4.3 Caixa U

O ensaio da Caixa U, ilustrado na Figura 2.4, possibilita a avaliação da habilidade

de preenchimento do CAA e de resistir ao bloqueio, além de dar indicativos sobre a

viscosidade. O ensaio consiste em um equipamento com dois compartimentos com formato

“U”, onde um dos compartimentos é preenchido com o concreto e isolado por uma comporta.

A comporta é aberta e o concreto passa por obstáculos similares à armadura. Cessado o

escoamento, deverá ser medido o desnível do concreto nos dois compartimentos. Esse

desnível não deve ser maior que 30 mm.

Page 29: Aditivos Modificadores de Viscosidade

30

Figura 2.4 – Ensaio da Caixa U

2.4.4 Funil V

O ensaio do Funil V, ilustrado nas Figuras 2.5 e 2.6, consiste no seu

preenchimento com CAA, medindo-se o tempo gasto para o escoamento completo do

concreto. O funil tem como objetivo avaliar a capacidade do concreto de passar por seções

estreitas, sendo também indicada a viscosidade da mistura. .

Page 30: Aditivos Modificadores de Viscosidade

31

Figura 2.5 – Tempo de escoamento do Funil V

Figura 2.6 – Escoamento do concreto auto-adensável no Funil V

Page 31: Aditivos Modificadores de Viscosidade

32

2.4.5 Coluna de segregação

Normalizado pela NBR 15823-6, a Coluna de segregação é empregada como teste

para verificação da segregação do concreto. Constitui-se de um tubo de PVC de 20 cm de

diâmetro por 66 cm de altura secionado em 3 partes. O topo e base possuem uma altura de

16,5 cm, enquanto que a parte central tem 33 cm. Estas seções são unidas por grampos ou

presilhas de fixação ou, como empregado nesta pesquisa, apenas por fita adesiva. O conjunto

deve ser adequadamente apoiado em uma base que garanta um perfeito esquadro, conforme

apresentado na Figura 2.7 (ALENCAR, 2008).

Com um tempo de aproximadamente 20 minutos já é possível coletar as amostras

de concreto do topo e base. As amostras são então lavadas em uma peneira (peneira de 5 mm),

ficando apenas o agregado graúdo retido.

Figura 2.7 – Desenho esquemático da Coluna de Segregação.

Page 32: Aditivos Modificadores de Viscosidade

33

Figura 2.8 – Lançamento do concreto sem compactação

Figura 2.9 – União do tubo por meio de fita adesiva

Page 33: Aditivos Modificadores de Viscosidade

34

Figura 2.10 – Lavagem do concreto na peneira de 5 mm

2.5 DOSAGEM

Segundo Neville (1997) a dosagem de um concreto é, simplesmente, o processo

de seleção dos materiais constituintes de uma mistura, determinando-se as respectivas

proporções com o objetivo de produzir, da forma mais econômica possível, um material com

características mínimas, principalmente de resistência, durabilidade e consistência.

A dosagem do concreto auto-adensável consiste basicamente em determinar o teor

ideal de argamassa, o diâmetro máximo dos agregados graúdos, a proporção de aditivo

superplastificante e a quantidade de finos e aditivos modificadores quando utilizados. A

proporção desses materiais deve ser ideal para garantir ao concreto auto-adensável fluidez e

coesão satisfatória para passar entre obstáculos sem que ocorra bloqueio e segregação.

Vários métodos de dosagem já foram desenvolvidos para esse material como o de

Método proposto por Okamura (1995), Método proposto por Gomes (2002), Método

EFNARC (2002) e o Método proposto por Tutikian (2004) que foi o método utilizado nessa

pesquisa e será descrito a seguir.

2.5.1 Método proposto por Tutikian (2004)

O método proposto por Tutikian (2004) é baseado no método proposto por Helene

e Terzian (1992) para a dosagem de concretos convencionais. O método consiste basicamente

Page 34: Aditivos Modificadores de Viscosidade

35

em transformar um concreto convencional em concreto auto-adensável. A Figura 2.11 ilustra

o método de Tutikian apresentando todos os passos da dosagem.

Figura 2.11 – Passo a passo para dosagem do CAA (Tutikian, 2004).

A escolha dos materiais deve ser feita considerando o tamanho do diâmetro

máximo do agregado graúdo e escolha dos aditivos e adições minerais.

A determinação do teor ótimo de argamassa é feito de forma empírica. São

escolhidos geralmente três traços de concreto para se obter no final uma curva de dosagem. O

teor de argamassa ótimo é encontrado utilizando-se, quase sempre, o traço intermediário.

Até esse momento o concreto encontra-se convencional. Depois de encontrado o

teor de argamassa que será então adicionado os aditivos superplastificantes para aumentar a

fluidez do concreto tornando-o auto-adensável. O aditivo recomendado para dosagem desse

tipo de concreto é o aditivo superplastificante base policarboxilato e a quantidade adicionada

desse material deve permanecer constante em todas as dosagens.

Quando da adição do aditivo superplastificante o concreto fluido tende a segregar

sendo necessária a adição de finos em substituição do cimento quando a adição é pozolânica

ou do areia quando não for pozolânica.

Page 35: Aditivos Modificadores de Viscosidade

36

A adição de aditivos e finos acontece de forma simultânea e a cada dosagem feita

devem ser feitos ensaios de trabalhabilidade para avaliar se o concreto já encontra-se

adequado. Caso o concreto se enquadre nos limites, estará pronta a dosagem.

O sétimo passo descrito por Tutikian (2007) refere-se a uma comparação de custo

entre o CAA utilizando finos e o CAA dosado com aditivos modificadores de viscosidade.

Com traço pronto do CAA sem o VMA substitui-se parte dos finos por VMA e recalcula os

custos. O uso desses aditivos é praticamente obrigatório em situações em que os finos são

economicamente indisponíveis. Vale lembrar que a dosagem não pode ser aproveitada para

adicionar o VMA.

Por fim, os corpos-de-prova são moldados e rompidos à compressão nas idades

escolhidas. Através de todas informações dadas pelos passos anteriores é possível desenhar o

diagrama de dosagem obtendo dentro do intervalo do estudo experimental qualquer dosagem

do CAA com os materiais escolhidos no primeiro passo.

Page 36: Aditivos Modificadores de Viscosidade

37

3 ADITIVOS

Por muitos anos, o concreto foi considerado apenas como uma mistura de

cimento, água e agregados, cuja trabalhabilidade era controlada principalmente pela

quantidade de água adicionada à mistura.

Hoje os aditivos já são parte integrante de concretos e argamassas e suas

vantagens podem ser observadas em função dos inúmeros benefícios oferecidos por eles, entre

as quais se pode citar: maior viabilidade e agilidade de execução pelo o uso de concretos mais

fluidos e capacidade de atender a classes de resistência e durabilidade maiores com

variabilidade técnica e econômica.

Aïtcin (2000) define quatro grupos de aditivos de acordo com as suas funções: os

que promovem dispersão nas partículas de cimento, os que modificam a cinética do processo

de hidratação do cimento, os que reagem com algum subproduto da hidratação do cimento; e

os que apresentam somente ação física no concreto.

Os aditivos são classificados por sua função principal embora também devam ser

mencionadas suas ações secundárias, muitas vezes indesejáveis. De acordo com a ISO/ DIS

7690, aditivos são produtos adicionados em pequena quantidade (até 5%) capazes de

modificar as propriedades no estado fresco ou endurecido de concretos, argamassas, pastas ou

grautes.

São encontradas na literatura diversas denominações para os aditivos

superplastificantes, como redutores de água, redutores de água de alta eficiência,

superplastificantes, superfluidificantes, hiperplastificantes e ainda plastificantes.

No Brasil, a NBR 11768 (EB 1763/1992) classifica os aditivos superplastificantes

e plastificantes em: Tipo SP: Superplastificante, Tipo SPA: Superplastificante Acelerador,

Tipo P: Plastificante, Tipo PR: Plastificante Retardador e Tipo PA: Plastificante Acelerador.

A norma ASTM C 494-92: “Chemical Admixtures for Concrete” classifica os

aditivos superplastificantes em “Type F” e “Type G”. Sendo o primeiro conhecido como

“Water Reducing, High-Range Admixtures” que reduz a quantidade de água da mistura para a

produção de concreto a uma dada consistência em 12% ou mais. E o outro “Water Reducing,

Page 37: Aditivos Modificadores de Viscosidade

38

High-Range Retarding Admixture” além de uma redução de água em 12% ou mais, esses

aditivos promovem retardo na pega do concreto.

A norma ASTM C 1017-92: “Chemical Admixtures for use in Flowing Concrete”

classifica os aditivos superfluidificantes em Type I, “Plasticizer”, Type II, “Plastificizer and

Retarder”.

O ACI Committee 212 apresenta o “Guide for the Use of High-Range Water-

Reducing Admixtures (Superplasticizers) in Concrete”. Este guia contém informações sobre a

aplicação, uso e efeitos dos aditivos superplastificantes no concreto fresco e endurecido.

A norma BS 5075 Part 3: 1985, “Specification for Superplasticizing Admixtures”

especifica os requisitos e métodos de ensaio para os aditivos superplastificantes que podem

ser usados para modificar uma ou mais propriedades do concreto tais como, trabalhabilidade,

tempos de pega e resistências. Essa norma não especifica a porcentagem de redução de água

com o uso desses aditivos.

O Comité Europén de Normalisation (CEN), apresenta as seguintes normas sobre

aditivos: “EM 934: Admixtures for concrete, mortar and grout”, que especifica o uso,

definições, aplicações e critérios de conformidade para concretos, argamassas, grautes e “EM

480 Admixtures for concrete, mortar and grouts – Test methods” que especifica os ensaios

para as misturas no seu estado fresco e no seu estado endurecido, entre os quais se pode citar:

tempo de pega, segregação, absorção por capilaridade, determinação da quantidade de álcalis

nos aditivos, teor de cloretos, teor de sólidos entre outros. Os aditivos superplastificantes e

plastificantes podem ser classficados através da EM 934 – Parte 2.

Os aditivos modificadores de viscosidade por serem novos no mercado, ainda não

foram normatizados.

3.1 ADITIVO SUPERPLASTIFICANTE BASE POLICARBOXILATO

Os primeiros materiais utilizados como redutores de água foram os polímeros

derivados da lignina, ou lignossulfonatos. Estes são chamados plastificantes e promovem uma

redução de água entre 5% a 10% (AÏTCIN, 2000b) e um baixo custo por serem derivados de

um subproduto da indústria da celulose e do papel. Entretanto, em sua composição estão

presentes açucares que, se em grande quantidade, podem causar retardo da pega e

incorporação de ar (AÏTCIN; JOLICOEUR; MACGREGOR, 1994).

Page 38: Aditivos Modificadores de Viscosidade

39

Com avanço da industria química, surgiram aditivos a base de polímeros

sintéticos, que apresentam maior eficiência na redução de água podendo ser usados em

dosagens maiores, os quais são polinaftalenos sulfonatos de sódio. Nos últimos anos

começaram a ser usadas novas formulações de polímeros com cadeias longas conhecidos

como policarboxilatos ou poliacrilatos que possibilitam uma maior duração do efeito

fluidificante (AÏTCIN, 2000b).

3.1.1 Definição

Os aditivos superplastificantes base policarboxilatos são conhecidos como

superplastificantes de 3ª geração e foram recentemente introduzidos no mercado nacional.

Eles permitem a redução de água das misturas em até 40% e por isso são também conhecidos

como hiperplastificantes. São aditivos poliméricos que apresentam larga distribuição de massa

molecular e sua caracterização química segundo Yamada et al. é muito complexa. As

propriedades desses aditivos são influenciadas pelo comprimento de sua cadeia e pelo número

de reações em uma cadeia de aditivo. A estrutura química de um policarboxilato é apresentada

na Figura 3.1.

Figura 3.1 – Monômero de um policarboxilato (RAMACHANDRAN, 1998)

Esses polímeros geralmente possuem grupos carboxílicos (COOH) e apresentam

cadeias laterais de diferentes comprimentos. Onde a dispersão e defloculação das partículas de

cimento podem ser controladas por meio da mudança do comprimento dessas cadeias e ainda

do comprimento da cadeia central desses polímeros. A Figura 3.2 apresenta a esquematização

de um policarboxilato.

Page 39: Aditivos Modificadores de Viscosidade

40

Figura 3.2 – Esquematização de uma molécula de policarboxilato (LEIDHODT, et al., 2000).

3.1.2 Características e propriedades

Ohta et al. estudaram o efeito do comprimento da cadeia principal desses

polímeros na dispersão e defloculação das partículas do cimento. Em outro estudo semelhante

realizado por Yamada et al. sobre os efeitos da estrutura química dos aditivos

superplastificantes base policarboxilato na fluidez das pastas de cimento foram constatados os

seguintes resultados:

• Para mesma dosagem de aditivo, quanto maior o tamanho da cadeia desse aditivo,

mais fluída é a mistura e menor é seu tempo de pega;

• Quanto maior a quantidade de grupos sulfônicos e carboxílicos presentes nos

polímeros, maior a fluidez do sistema para uma mesma dosagem de superplastificante.

As partículas de cimento Portland quando entram em contato com a água, que tem

molécula polar, apresentam forte tendência a floculação. Certa quantidade de água fica

aprisionada entre os grãos de cimento, reduzindo a disponibilidade de água e a lubrificação da

mistura. Tais fenômenos aumentam a viscosidade da mistura e também reduzem a área

específica dos grãos de cimento disponível para as reações de hidratação.

A Figura 3.3 ilustra o efeito de defloculação dos grãos de cimento. Todos os tipos de

cimento sofrem floculação, de modo que o emprego de aditivos químicos capazes de reduzir

essa tendência é de grande valia à tecnologia do concreto.

Page 40: Aditivos Modificadores de Viscosidade

41

Figura 3.3 – Efeito da defloculação dos grãos de cimento (AÏTCIN et al., 1994).

A figura 3.4(a) apresenta a micrografia de partículas de cimento floculadas em

uma suspensão água-cimento sem aditivo e a Figura 3.5(b) apresenta a micrografia de um

sistema disperso com adição de aditivo. Observa-se que a dispersão promovida pelos aditivos

superplastificantes confere maior homogeneidade à mistura e distribui mais uniformemente os

espaços entre grãos.

Figura 3.4 – Micrografia de partículas de cimento floculadas. (a) Floculação do sistema cimento-água (b)

dispersão do sistema com a adição de um superplastificante (MEHTA; MONTEIRO, 1994).

Os produtos base melamina, naftaleno ou lignosulfonato atuam principalmente

por repulsão eltrostática. O efeito desse fenômeno é o aumento da fluidez e a conseqüente

redução da demanda de água de amassamento (Aïtcin, 1998). Os produtos base

policarboxilatos também atuam por repulsão eletrostática, mas não é esse o seu mecanismo

principal de ação. Além de agirem por repulsão eletrostática, a dispersão das partículas de

cimento pode ser relacionada a um efeito conhecido como repulsão estérica que é produzida

pela presença de uma longa cadeia lateral ligada em vários pontos na cadeia central do

polímero. Esta arquitetura produz forte efeito dispersante, pois o impedimento do

entrelaçamento das cadeias laterais de diferentes moléculas de aditivos cria uma capa de

adsorção de grande volume que impede a aproximação das partículas de cimento (Gettu;

Page 41: Aditivos Modificadores de Viscosidade

42

Roncero, 1998). A Figura 3.5 ilustra o mecanismo de repulsão dos aditivos

superplastificantes.

Figura 3.5 – Mecanismo de repulsão dos aditivos superplastificantes. (a) Ilustração do mecanismo de repulsão eletrostática para a cadeia de naftaleno e melamina (b) Ilustração do mecanismo de repulsão

estérica para a cadeia de policarboxilato (COLLEPARDI, et al., 1999).

3.2 ADITIVOS MODIFICADORES DE VISCOSIDADE

3.2.1 Definição

O aditivo modificador de viscosidade é formado por cadeias longas de base celulose,

polissacarídea, acrílico ou glicol e outros agentes inorgânicos (RIXOM e MAILVAGANAN,

1999).

A principal função do VMA é modificar as propriedades reológicas da pasta de

cimento.

A reologia do concreto fresco pode ser descrita por sua tensão de escoamento e sua

viscosidade plástica.

A tensão de escoamento descreve a força necessária para que o concreto comece a se

movimentar. O escoamento está relacionado com a trabalhabilidade do concreto e pode ser

avaliado por testes como o valor de slump.

Viscosidade plástica descreve a resistência do concreto de fluir sob forças externas. A

viscosidade é causada por fricções internas. A velocidade do escoamento do concreto está

relacionada com sua velocidade plástica como mostrado no diagrama abaixo e pode ser

avaliada pelo tempo T500 durante o teste do slump ou pelo tempo de passar pelo Funil V.

O balanceamento da tensão de escoamento com a viscosidade plástica é a chave para

se obter apropriadas características reológicas. Os aditivos modificadores de viscosidade

Page 42: Aditivos Modificadores de Viscosidade

43

mudam as propriedades reológicas do concreto aumentando sua viscosidade plástica, mas

geralmente provoca apenas um pequeno aumento da tensão de escoamento. Aditivos que

diminuem a tensão de escoamento são os plastificantes e são utilizados juntamente com os

modificadores de viscosidade para otimizar a tensão de escoamento (EFNARC, 2006).

Figura 3.6 – Viscosidade plástica do concreto (EFNARC, 2006)

3.2.2 Características e propriedades

Os aditivos modificadores de viscosidade (VMAs) são usados para reduzir a

dependência da auto-adensabilidade nos materiais sólidos e no teor de água do concreto

(variações induzidas pela distribuição granulométrica e teor de umidade dos agregados)

(Okamura e Ouchi, 2003). A ação da maioria dos modificadores de viscosidade pode ser

descrita da seguinte forma: as partículas dos polímeros, ao entrarem em contato com água,

passam a adsorvê-la devido à presença de grupos hidrofílicos presentes na cadeia polimérica.

O efeito imediato é de inchamento destas partículas que, na presença de quantidade suficiente

de água, dissolvem e formam um gel. Este gel, também chamado de hidrogel, aprisiona as

moléculas de água, resultando em alta viscosidade. A formação da estrutura de gel e a alta

viscosidade da fase aquosa reduzem muito a mobilidade de partículas na mistura.

Segundo a EFNARC (2005), o VMA também pode ser usado para ajudar a reduzir

a segregação e a sensibilidade da mistura devida à variação de outros componentes,

principalmente sobre a parcela da umidade. Desta maneira, o VMA atua na água da mistura

promovendo uma viscosidade moderada por meio de uma formação de rede, que detém a água

e que mantêm as partículas finas da mistura suspensas, fornecendo maior coesão,

Page 43: Aditivos Modificadores de Viscosidade

44

conseqüentemente evitando a ocorrência de segregação exsudação, conforme demonstrada na

Figura 3.7.

Figura 3.7 – Ação dos aditivos modificadores de viscosidade

Outra maneira de funcionamento do aditivo na mistura ocorre quando as

partículas de cimento absorvem o VMA, ou seja, com a superfície do grão de cimento

completamente saturada do aditivo, não ocorre uma adsorção adequada do aditivo redutor de

água, fazendo com que a mistura torne-se coesa e menos fluida (RIXON e MAILVAGANAN,

1999).

O aditivo modificador de viscosidade, conhecido também como agente de

viscosidade, aditivo anti-washout e agente espessante, tem sua composição dividida em três

grupos: 1 – sintéticos solúveis em água e polímeros orgânicos naturais (éter celulósico,

celulose metílica, óxido polietileno, vinil carboxílico, polímeros, álcool polivinilico etc); 2 –

emulsões acrílicas; 3 – à base de polissacarídeos naturais solúveis em água (Xanthan gum,

Guar gum, Welan gum, entre outros), copolímeros de estireno com grupos carboxílicos e

polieletroliticos sintéticos. Os dois primeiros grupos são geralmente aplicados em concretos

submersos, enquanto o terceiro grupo é comumente utilizado em concretos auto-adensáveis e

concretos fluidos ( KHAYAT & GUIZANI, 1997).

A seguir são mostrados os VMAs mais utilizados em concretos auto-adensáveis.

Os aditivos modificadores utilizados na pesquisa foram de base química welam gum

identificados por FABRICANTE III SP + VMA e FABRICANTE II SP + VMAb e base

química éteres de celulose identificados por FABRICANTE II SP + VMAa e

FABRICANTE I SP + VMA. Outros tipos de modificadores são apresentados como os de

base química glucan, amido modificado e sílica precipitada.

Page 44: Aditivos Modificadores de Viscosidade

45

3.2.2.1 Welan gum

Welan gum é um nome comercial dado a um polissacarídeo fornecido pela Kelco-

Crete, obtido por um processo especial de fermentação. De acordo com Ghio et al. (1994), são

polímeros de cadeia longa com alta massa molecular (em torno de 2 milhões), o que

corresponde a cerca de duas mil unidades de repetição por molécula do polímero.

O Welan gum confere um comportamento pseudoplástico à fase aquosa, ou seja,

há uma redução da viscosidade aparente com aumento da tensão de cisalhamento. A baixas

taxas de cisalhamento, as pontes de hidrogênio e o entrelaçamento do polímero aumentam a

viscosidade da solução. Para altas tensões cisalhantes, as cadeias poliméricas tendem a se

alinhar na direção do fluxo, causando redução da viscosidade. Quando cessada a tensão

cisalhante, as cadeias poliméricas rapidamente se reagregam, e retornam à viscosidade

original.

De acordo com Khayat e Ahia (1997), o Welan gum não parece ser incompatível

com os superplastificantes base melamina e naftaleno. Entretanto, causa um importante

retardo no início da pega do cimento. Em concretos com superplastificantes do tipo

policarboxilato, pode haver interação entre os polímeros. De acordo com Ghezal e Khayat

(2003 p.69), grupos moleculares do Welan gum podem encapsular os grupos carboxilato

(COO-) do superplastificante, impedindo as ligações cruzadas com o íon cálcio. O resultado é

uma maior tensão de escoamento, viscosidade e coesão para concretos com Welan gum e

superplastificante do tipo policarboxilato a baixas tensões de cisalhamento. A altas tensões de

cisalhamento, a mistura se torna fluida. Esta interação não parece ser danosa, pois a

combinação Welan gum-policarboxilato é apontada como a mais favorável para SCC.

3.2.2.2 Éteres de celulose

Os éteres de celulose (MHPC, HEC, MC, MHEC) são polímeros semi-sintéticos,

obtidos pela modificação da celulose para torná-la solúvel em água. Esta modificação é feita

pela substituição de hidroxilas por grupos hidrofílicos, que aderem nas moléculas de água,

fixando-as, aumentando, com isso, a viscosidade. Moléculas de cadeias poliméricas

adjacentes podem se entrelaçar e desenvolver forças atrativas por pontes de hidrogênio,

aumentando ainda mais a viscosidade plástica e a tensão de escoamento da pasta de cimento.

Como resultado, tem-se a formação de um gel. O fenômeno é semelhante ao que ocorre para o

Welan gum.

Page 45: Aditivos Modificadores de Viscosidade

46

Os éteres proporcionam à fase aquosa um comportamento pseudoplástico, da

mesma forma que descrito para o Welan gum. E também causam aumento dos tempos de

pega.

De acordo com Khayat e Ahia (1997), há incompatibilidade entre os éteres de

celulose e alguns tipos de superplastificantes com base naftaleno. Já com superplastificantes

com base melamina os éteres de celulose podem ser utilizados.

Saak et al. (2001, p.83) reportam o uso de um HPMC (hidroxipropil

metilcelulose) com um revestimento superficial sobre suas partículas, que é rompido em

solução aquosa de alto pH, proporcionando a hidratação do polímero. A hidratação completa

leva em torno de 30 segundos. Em água de pH neutro, este polímero é facilmente disperso a

baixas taxas de cisalhamento, sem aumento significativo da viscosidade. O polímero causa

tanto o aumento da tensão de escoamento quanto da viscosidade. Com maior teor do HPMC,

maior é esse efeito. A massa molecular do polímero usado na pesquisa dos autores era em

torno 110.000 e 120.000.

3.2.2.3 1,3-Glucan

1,3-Glucan (Curdlan) é um tipo de polissacarídeo natural, insolúvel em água,

derivado de um processo biotecnológico, consistindo somente de 1,3-Glucoside ligações

produzidas por micróbios. É um pó branco com densidade de 1,44. As partículas do polímero

sofrem inchamento na fase aquosa da mistura, e passam a existir como partículas

independentes e inchadas de gel conectado com átomos de cálcio, com carga superficial

negativa (potencial zeta = -16 mV na água de poro de cimento). A partícula inchada apresenta

retenção de água elevada.

1,3-Glucan foi estudado por Shindoh e Matsuoka (2003) e seu efeito no CAA, na

presença de policarboxilato, foi comparado ao HPMC no estudo. O Glucan não prejudica a

ação dos superplastificantes comuns (que adsorvem na superfície dos grãos de cimento para

provocar a dispersão, atuando por repulsão eletrostática), pois ele não solubiliza em água: o

efeito de redução da viscosidade é devido ao inchamento das partículas do polímero pela ação

da água. Já o HPMC solubiliza em água e forma gel, impedindo ou, pelo menos, retardando a

adsorção das partículas dos superplastificantes na superfície dos grãos de cimento. Devido a

esse impedimento, a ação dos superplastificantes é prejudicada. Entretanto, o 1,3-Glucan

ainda não é produzido em escala industrial, estando em desenvolvimento no Japão.

Page 46: Aditivos Modificadores de Viscosidade

47

3.2.2.4 Amido modificado

Rajavogan et al (2003 p.386) estudaram um amido modificado com grupos

hidrofílicos hidroxipropil (HPS), comparando seu efeito no concreto com o Welan gum, e

concluíram que o amido não é tão eficiente quanto o Welan gum nas propriedades do SCC no

estado fresco. O amido, segundo Ghezal (2003), somente é efetivo em SCC em altas

dosagens.

3.2.2.5 Sílica precipitada

De acordo com Ghezal (2003 p.122), a grande vantagem da sílica precipitada é

que reduz o tempo de pega do cimento, comparativamente aos outros modificadores de

viscosidade, acelerando, assim, o desenvolvimento das resistências mecânicas nas primeiras

idades.

Nem todos os tipos de aditivos modificadores de viscosidade mostraram

resultados satisfatórios, por isso pesquisas têm sido concentradas em apenas dois tipos: welan

gum e anti washout (aditivos utilizados em concretos submersos).

Os aditivos anti-washout usados em concretos submersos são polímeros orgânicos

solúveis em água que aumentam a coesão do concreto de uma maneira que reduz

significamente o solapamento das partículas finas (materiais cimentantes e areia) do concreto

fresco.

Esses aditivos são sempre usados em conjunto com superplastificantes para se

auto compactarem dentro d´água.

3.2.3 Vantagens dos aditivos modificadores de viscosidade

Khayat e Monthy (2001) destacam as vantagens de se usar modificadores de

viscosidade no SCC:

• Maior flexibilidade ao selecionar os materiais locais, principalmente agregados e

adições, resultando em maior economia quando se seleciona materiais de maior

disponibilidade.

• Menor influência dos materiais na estabilidade e deformabilidade do SCC fresco.

Page 47: Aditivos Modificadores de Viscosidade

48

• Maior flexibilidade na escolha do modo de lançamento.

• Maior tixotropia do SCC.

• Melhor microestrutura e homogeneidade das propriedades, incluindo aderência.

• Produz um sistema de vazios mais estável.

• Melhor suspensão de partículas sólidas, incluindo fibras, facilitando o uso de fibras no

SCC e o seu lançamento.

• Permite o lançamento de concreto submerso.

Corradi et al (2003 p.457) destacam, também, que os VMAs reduzem a

variabilidade do SCC de uma betonada para a outra e de um dia para o outro.

RIXOM e MAILVAGANAM (1999) citam alguns problemas relacionados a

utilização desse aditivo como a incorporação de ar, devido a sua capacidade de redução da

tensão superficial da água da mistura, e a incompatibilidade com certos aditivos plastificantes,

justificada pela capacidade de absorção de partículas de cimento. Já para REPETTE (2005) o

problema está na retração por secagem quando o VMA é utilizado em doses elevadas.

Vários estudos reportam a dependência do efeito do VMA no tipo e teor de

superplastificante utilizado, e vice-versa. Ou seja, existe uma sinergia dos efeitos de ambos os

aditivos, que pode resultar em prejuízo ou benefício ao SCC.

Ghezal e Khayat (2003 p.69) estudaram os efeitos de vários modificadores de

viscosidade e superplastificantes no comportamento reológico dos SCC, e observaram o

melhor desempenho para SCC preparado com Welan gum (VMA) e policarboxilato (SP). A

dependência do efeito é devida à necessidade do superplastificante adsorver na superfície do

grão de cimento para que tenha ação, e ao impedimento ou redução dessa adsorção pela ação

do modificador de viscosidade, tendo em vista a redução da mobilidade de partículas na fase

aquosa quando dissolvem nela e formam gel. Aqueles modificadores de viscosidade que não

dissolvem imediatamente favorecem a ação dos superplastificantes.

Ghezal (2003 p.122) também estudou o efeito de várias combinações de

superplastificantes e modificadores de viscosidade em argamassas no estado fresco, feitas

com cimentos com adições, e observou que o superplastificante com base em copolímero de

melamina não foi tão capaz de manter a fluidez da argamassa ao longo do tempo quanto os SP

à base de naftaleno e policarboxilato. A retenção de trabalhabilidade é favorecida com o uso

de modificadores de viscosidade, mas o efeito depende do tipo e teor de ambos os aditivos.

Parece haver alguns consensos na literatura consultada:

• A melhor combinação VMA-SP é Welan gum-pollicarboxilato.

Page 48: Aditivos Modificadores de Viscosidade

49

• Os éteres de celulose não devem ser utilizados com SP base naftaleno.

• Não parece haver incompatibilidade entre Welan gum e os SP mais usados no SCC.

• O VMA Welan gum é o VMA mais estudado pela literatura. As principais pesquisas

são lideradas por Khayat e seu grupo.

Page 49: Aditivos Modificadores de Viscosidade

4 ADIÇÕES MINERAIS

Com a utilização de adições minerais, muitas propriedades do concreto podem ser

influenciadas beneficamente – algumas pelo efeito físico associado ao tamanho reduzido das

partículas, outras pelo efeito químico pozolânico, e outras pela ação conjunta dos dois efeitos.

Deve-se salientar que a eficiência de uma adição mineral pode variar em função da

quantidade utilizada e das condições de cura, bem como em função da sua composição

química, mineralógica e granulométrica. As duas últimas características são as principais

responsáveis pela ação diferenciada das adições no comportamento do concreto.

Nessa pesquisa foram utilizados dois tipos de adições minerais, o pó de pedra e a

sílica ativa.

4.1 PÓ DE PEDRA

Figura 4.1 – Finos de pedreira

A NBR 7225 (ABNT, 1993) define finos de pedreira como “material proveniente

do britamento de pedra, de dimensão nominal máxima inferior a 0,075 mm”.

O pó de pedra é um rejeito do processo de extração das britas, não possui

destinação definida, e permanece estocado nos pátios das pedreiras formando enormes pilhas,

alterando a paisagem e podendo gerar impactos ambientais, como, por exemplo, gerar poeira,

obstruir canais de drenagem, e, quando carregados pela chuva, causar o assoreamento de rios.

Page 50: Aditivos Modificadores de Viscosidade

51

O pó de pedra interage no concreto apenas fisicamente causando os seguintes

efeitos:

Efeito microfiler: as minúsculas partículas das adições cujo diâmetro médio deve

ser semelhante ou menor que o diâmetro médio das partículas de cimento preenchem os

vazios do concreto aumentando sua densidade.

Refinamento da estrutura dos poros e dos produtos de hidratação do cimento:

causado pelas partículas das adições que podem agir como pontos de nucleação para os

produtos de hidratação. Dessa forma, o crescimento dos cristais ocorrerá não somente a partir

da superfície dos grãos de cimento, mas também nos poros ocupados pela adição,

influenciando na cinética da hidratação (acelera as reações) e os tipos de produtos de

hidratação formados (a adição restringe os espaços nos quais os produtos de hidratação podem

crescer, gerando um grande número de pequenos cristais ao invés de poucos cristais de grande

tamanho).

Alteração da microestrutura da zona de transição: a colocação de adições

finamente divididas no concreto interfere na movimentação das partículas de água em relação

aos sólidos da mistura, reduzindo ou eliminando o acúmulo de água livre que normalmente

fica retido sob os agregados.

4.2 SÍLICA ATIVA

As primeiras investigações sobre a utilização da sílica ativa foram realizadas na

Noruega, na década de 60, já no Brasil só em 1984 é que a sílica ativa começou a ser debatida

nos eventos e congressos técnicos (DAL MOLIN, 1995).

A sílica ativa é uma matéria-prima muito fina composta por partículas com

morfologia de esferas “quase” perfeitas com diâmetros que podem variar de 0,02 a 0,5 µm

(dom diâmetro de 0,1 µm) e área superficial em torno de 20 m2/g. Tipicamente, de 85 a 95%

da sílica ativa está na forma amorfa, com algumas impurezas, como silício metálico e

carbono.

A sílica ativa é obtida como um subproduto da reação entre quartzo de alta pureza

e carvão na produção de silício metálico e de outras ligas, como ferro-silício, ferro-cromo e

ferro-maganês.

DAL MOLIN (1995) cita que a cor da sílica ativa mais clara é resultado da

temperatura mais alta na parte superior do forno, fazendo com que a maior parte do carvão

Page 51: Aditivos Modificadores de Viscosidade

52

ascendente seja queimada. O teor de ferro, em menor escala, tende a também apresentar uma

influência na cor desta pozolana.

Existem dois tipos de efeitos que ocorrem com a sílica ativa, sendo eles: química

e física. A reação química, também conhecida como reação pozolânica, ocorre quando a sílica

é colocada em contato com concretos e argamassas no estado fresco reagindo quimicamente

com o hidróxido de cálcio (CH) para produzir uma quantidade adicional de silicato de cálcio

hidratado (C-S-H), fonte de resistência do concreto. Essa reação causa a obstrução dos poros,

que conseqüentemente reduz a permeabilidade (CARNEIRO, et. al., 2004).

Ainda segundo CARNEIRO, et. al. (2004) o efeito fíler, que preenche os vazios

criados pela água livre na matriz, causando um melhor empacotamento. Porém como a sílica é

muito mais fina que o cimento, acaba causando problemas na plasticidade e aumenta o

consumo de água do concreto e argamassas, principalmente para altos teores de substituição,

necessitando-se de maiores quantidades de aditivos superplastificantes.

Deste modo, os grãos finos e esféricos da sílica ativa produzem um mecanismo

físico responsável pela redução de exsudação, já que os canais de fluxos da água são

bloqueados, gerando um melhor empacotamento das partículas finas na superfície dos

agregados. A formação de grandes cristais de hidróxido de cálcio devido a vários pontos de

nucleação também é minimizada. Esses efeitos em conjunto proporcionam uma evolução na

microestrutura dos materiais cimentícios, melhorando as características na zona de transição

pasta-agregado, tornando essa pasta mais densa, conseqüentemente diminuindo a

permeabilidade (SILVA, 2006).

Alguns dos efeitos da sílica ativa nas propriedades de concretos e argamassas no

estado fresco foram citados por MELO (2005):

• Maior coesão, proporcionando misturas mais estáveis;

• Aumento da fluidez do concreto, sem exsudação, devido a redução no

tamanho das partículas;

• Aumento na quantidade de água;

• Diminuição da retração plástica;

• Redução no calor de hidratação, juntamente com o aumento das

resistências a compressão, tendo em vista a maior densificação da matriz

do cimento.

Page 52: Aditivos Modificadores de Viscosidade

53

Em composições cimentícias, a sílica ativa tem sido utilizada para aumentar a

resistência mecância e compacidade devido, principalmente, à ocorrência de reações

pozolânicas e ao efeito físico filler. A primeira ocorre devido à interação com o hidróxido de

cálcio de cimento, produzindo silicato de cálcio hidratado (C-S-H), material mais resistente e

estável, que favorece a durabilidade dos compósitos, aumentando a resistência e diminuindo a

permeabilidade do sistema devido ao processo de refinamento dos poros. Já o efeito filler

ocorre devido à diminuição da porosidade total do sistema promovida pelo preenchimento dos

vazios de empacotamento, de poros capilares e gel.

Page 53: Aditivos Modificadores de Viscosidade

5 PROGRAMA EXPERIMENTAL: CARACTERIZAÇÃO E

ANÁLISE DE MATERIAIS

Este capítulo apresenta a caracterização de todos os materiais que foram utilizados

na pesquisa sendo eles, cimento ARI, areia natural de granulometria média, brita 1, aditivos

superplastificantes, aditivos modificadores de viscosidade e adições minerais (pó de pedra e

sílica ativa).

5.1 CIMENTO

O cimento selecionado para a produção dos concretos foi o CP V – Cimento ARI

(alta resistência inicial). Esse material foi escolhido por não possuir adições pozolânicas, o

que poderia influenciar nos resultados.

As Tabelas 5.1, 5.2 e 5.3 e a Figura 5.1 apresentam as características químicas,

físicas e as propriedades mecânicas do cimento estudado.

Todos os requisitos da NBR 5733 (ABNT, 1991) são atendidos pelo cimento

especificado. Um ponto a ser observado é sua finura, com área específica superior a 4500

cm2/g o que pode interferir diretamente no consumo de água da pasta e no comportamento

reológico da mistura.

5.2 AGREGADO MIÚDO

O agregado miúdo utilizado foi areia natural da cidade de Goiânia, com

granulometria média. A massa específica foi determinada de acordo com a NBR NM 52

sendo de 2,62 g/cm3 e a absorção encontrada foi 0,7%, de acordo com a NBR NM 30/01. A

composição granulométrica do agregado miúdo e seu módulo de finura (MF) foram

encontrados conforme a norma NBR NM 248 e são apresentados na Tabela 5.4 e na Figura

5.2.

Page 54: Aditivos Modificadores de Viscosidade

55

Tabela 5.1 – Caracterização do Cimento CP V

Material: CIMENTO Tipo: CP V-ARI PROPRIEDADES DETERMINADAS Valores Limites

Análise Química Encontrados NBR 5733/91

Perda ao fogo 2,43 <= 4,5 Resíduo insolúvel 0,95 <= 1,0

Trióxido de enxofre (SO3) 3,20 <= 3,5 Óxido de magnésio (MgO) 2,98 <= 6,5 Dióxido de silício (SiO2) 20,39 - Óxido de ferro (Fe2O3) 2,46 -

Óxido de alumínio (Al2O3) 4,54 - Óxido de cálcio (CaO) 60,19 -

Álcalis Totais Óxido de sódio (Na2O) 0,50 -

Óxido de potássio (K2O) 1,60 - Equiv. Alcalino 1,56 -

Álcalis Solúveis em Água

Óxido de sódio (Na2O) 0,31 - Óxido de potássio (K2O) 1,33 -

1,19 - Sulfato de cálcio (CaSO4) 5,44 -

Tabela 5.2 – Propriedades físicas e mecânicas do cimento CP V - ARI

Material: CIMENTO Tipo: CP V-ARI PROPRIEDADES DETERMINADAS Valores Limites

Análise Física Encontrados

Massa específica (g/cm³) 3,11 -

Finura Resíduo na peneira 200 (%) 0,6 <= 6,0 Resíduo na peneira 325 (%) <= -

Área específica (cm²/g) 4550 >= 3000 Tempo de Pega

(h:min) Início 2:50 >= 1:00 Fim 3:40 <= 10:00

Água de Consistência - Pasta (%) 29,0 -

Resistência à Compressão

(MPa)

3 dias 32,4 >= 24,0 7 dias 36,9 >= 34,0 28 dias 43,3 >= - e <= -

Page 55: Aditivos Modificadores de Viscosidade

56

Tabela 5.3 – Análise Granulométrica do cimento

Análise Granulométrica pelo Granulômetro a Laser Registro: Ultrasom: 60s

Amostra: Cimento CP IV ARI Concentração: 148

Programa: Diâmetro abaixo do qual encontram-se 10% das

partículas (µm): 1,68

Líquido: Álcool Dimensão Média (µm): 9,64

Agente dispersante: Nenhum Diâmetro abaixo do qual encontram-se 90% das

partículas (µm): 24,95

Data do ensaio: 16/03/2009 Index Granulômetro: 942

Figura 5.1 – Granulometria do Cimento

Page 56: Aditivos Modificadores de Viscosidade

57

Tabela 5.4 – Composição granulométrica do agregado miúdo

Peneiras 1a. determinação 2a. determinação % ret. acum. médio

nº Abertura massa

retida(g) % retida indiv.

% ret. acumul.

massa retida(g)

% retida indiv.

% ret. acumul.

3/8" 9,5 mm ----- 0,0 0 ----- 0,0 0 0 1/4" 6,3 mm ----- 0,0 0 ----- 0,0 0 0

4 4,75 mm 15,1 2,2 2 14,5 2,5 3 2 8 2,34 mm 40,8 5,9 8 36,5 6,2 9 8 16 1,18 mm 104,9 15,2 23 94,0 16,0 25 24 30 600 µm 204,2 29,5 53 171,0 29,0 54 53 50 300 µm 215,3 31,1 84 175,7 29,8 84 84 100 150 µm 84,1 12,2 96 73,0 12,4 96 96

Fundo (g) 27,3 3,9 100 24,2 4,1 100 100 Massa Total(g) 691,7 588,9 ----- Mód. de finura 2,66 2,69 ----- Módulo de finura médio: 2,68

Figura 5.2 – Curva granulométrica do agregado miúdo

A curva granulométrica da areia utilizada enquadra-se praticamente toda na faixa

de “limite ótimo” apresentando, portanto, composição ideal.

5.3 AGREGADO GRAÚDO

A brita utilizada foi do tipo litológico gnaisse classificada como brita 1 e com

dimensão máxima característica de 19 mm.

Page 57: Aditivos Modificadores de Viscosidade

58

A brita foi ensaiada de acordo com a NBR – 7809/83 e obteve índice de forma de

2,3. A massa específica encontrada de acordo com a NBR NM 53 foi de 2,68 g/cm3. A

composição granulométrica e seu módulo de finura (MF) foram determinados de acordo com

a NBR NM 248 e são apresentados na Tabela 5.5 e na Figura 5.3.

Assim como o agregado miúdo a curva granulométrica da brita ensaiada também

se encontra dentro dos limites de utilização determinados pela NBR 7211/05.

Tabela 5.5 – Composição granulométrica do agregado graúdo

Peneiras 1a. determinação 2a. determinação % ret. acum. médio

nº Abertura Massa

retida(g) % retida

indiv. % ret.

acumul. Massa

retida(g) % retida

indiv. % ret.

acumul.

1" 25,4 mm 80,2 1,1 1 57,8 0,8 1 1 3/4" 19 mm 101,3 1,4 3 60,2 0,8 2 2 1/2" 12,5 mm 2246,6 30,2 33 2060,2 28,6 30 31 3/8" 9,5 mm 1678,7 22,6 55 1697,1 23,6 54 55 1/4" 6,3 mm 1840,3 24,8 80 1796,2 24,9 79 79 3/16" 4,75 mm 823,4 11,1 91 838,8 11,6 90 91

Fundo (g) ----- 0,0 91 ----- 0,0 90 91 8 2,34 mm 466,8 6,3 98 480,7 6,7 97 97 16 1,18 mm 47,1 0,6 98 51,8 0,7 98 98 30 600 µm 22,1 0,3 98 24,5 0,3 98 98 50 300 µm 20,9 0,3 99 23,5 0,3 98 99 100 150 µm 31,4 0,4 99 34,1 0,5 99 99

Fundo (g) 74,0 1,0 100 75,6 1,0 100 100 Massa Total(g) 7432,8 7200,5 -----

Mód. de finura 6,41 6,36 -----

Módulo de finura médio: 6,39

Page 58: Aditivos Modificadores de Viscosidade

59

Figura 5.3 – Curva granulométrica da brita

A curva granulométrica da brita utilizada também enquadra-se praticamente toda

na faixa de “limite ótimo” apresentando, assim, composição ideal.

5.4 ADITIVOS

5.4.1 Aditivos superplastificantes

5.4.1.1 FABRICANTE I SP

Característica Unidade Valor Obs:. Densidade g/cm3 1,05

Dosagem Litros 0,5 a 1,0 Para cada 100kg de

cimento Tipo de produto SP base policarboxilato

Estado Líquido Cor Bege claro ph 4,8

Resíduo Sólido (%) 29,54

Segundo o FABRICANTE I esse produto é um novo superplastificante sintético à

base de éter-policarboxilato.

O mecanismo de trabalho desse aditivo diminui as perdas de consistência que

normalmente ocorrem com outros superplastificantes. O novo agente ativo facilita a produção

de um concreto estável e sem segregação.

Page 59: Aditivos Modificadores de Viscosidade

60

5.4.1.2 FABRICANTE II SP

Característica Unidade Valor Obs.: Densidade g/cm3 1,068

Dosagem Litros 0,5 a 1,0 Para cada 100kg de

cimento Tipo de produto SP base policarboxilato

Estado Líquido viscoso Cor Bege Ph 6,4

Resíduo Sólido (%) 29,2

Segundo o FABRICANTE II esse aditivo promove benefícios para o concreto

tanto em seu estado fresco quanto no endurecido. No estado fresco ele apresenta uma alta taxa

de redução de água (40% aproximadamente), melhora a aderência e textura da superfície do

concreto, produz concretos coesivos porém trabalháveis e reduz a exsudação. No estado

endurecido ele promove alta resistência à compressão axial inicial e final, alta resistência à

tração na flexão inicial e final, aumenta o módulo de elasticidade e reduz a permeabilidade.

5.4.1.3 FABRICANTE III SP

Característica Unidade Valor Obs:. Densidade g/cm3 1,1 Dosagem % 0,7 a 1,5 sobre peso do cimento

Tipo de produto SP base policarboxilato Estado Líquido

Cor Marrom claro ph 5,7

Resíduo Sólido (%) 37,06

Segundo o FABRICANTE III o produto em questão é um aditivo líquido de pega

normal de terceira geração para concretos com alta resistência inicial, concreto de alto

desempenho (CAD) e concreto auto-compactante. Ele atua por diferentes mecanismos,

através dos efeitos de adsorção superficial e separação estérica nas partículas de cimento, e no

processo de hidratação. As seguintes propriedades são obtidas:

• Forte comportamento auto-compactante;

• Extremo poder redutor de água, resultando em altas resistências à

compressão;

Page 60: Aditivos Modificadores de Viscosidade

61

• Concreto fluido com mínimo fator água/cimento sem segregação e

exsudação.

• Aumenta o módulo de elasticidade;

• Aumenta a impermeabilidade e durabilidade do concreto.

5.4.1.4 FABRICANTE IV SP

Característica Unidade Valor Obs:. Densidade g/cm3 1,07 Dosagem % 0,3 – 1,0 sobre peso do cimento

Tipo de produto SP base policarboxilato Estado Líquido isento de cloretos

Cor Marrom ph 6,2

Resíduo Sólido (%) 31,26

Segundo o FABRICANTE IV esse é um aditivo hiperplastificante, com notável

poder de redução de água, sendo praticamente auto-adensável. O revolucionário efeito de

dispersão desse aditivo possibilita a redução de até 25% na relação água/cimento, permitindo

a obtenção de extraordinária fluidez ou altíssima resistência e aumento da coesão. Ele

possibilita ainda concretos impermeáveis, com grande poder de aderência, isentos de

segregação e exsudação.

5.4.2 Aditivos modificadores de viscosidade

5.4.2.1 FABRICANTE I VMA

Característica Unidade Valor Obs:. Densidade g/cm3 0,60 Dosagem % 0,1 – 1,0 sobre peso do cimento

Tipo de produto Estabilizador/Anti - segregante Estado Pó

Cor Branco

Segundo o FABRICANTE I, esse aditivo evita a lavagem e segregação do

concreto; pode ser usado em água doce ou salgada; permite um bom adensamento do concreto

mesmo em presença de água e proporciona uma boa trabalhabilidade ao concreto permitindo

o lançamento submerso com o auxílio de tubos. Foi desenvolvido especialmente para

Page 61: Aditivos Modificadores de Viscosidade

62

concretagens e reparos em presença de água. Ao entrar em contato com água, o produto forma

um filme escorregadiço e a pega do concreto poderá ser retardada.

5.4.2.2 FABRICANTE II VMAa

Característica Unidade Valor Obs:. Densidade g/cm3 0,60 Dosagem % até 1,0 sobre peso do cimento

Tipo de produto Aditivo “anti-wash out” Estado Pó

Cor Branco

Segundo o FABRICANTE II, esse produto é um aditivo líquido, livre de cloretos,

modificador de viscosidade para uso em concretos de alta performance.

Foi desenvolvido especialmente para a produção de concreto Reodinâmico.

Concretos aditivados com esse produto tem características superiores de estabilidade e de

resistência à segregação.

O concreto Reodinâmico, por suas características de auto adensamento e boa

dispersão das partículas de cimento e sua estabilidade obtida por esse aditivo fica com uma

permeabilidade extremamente baixa.

5.4.2.3 FABRICANTE II VMAb

Característica Unidade Valor Obs:. Densidade g/cm3 0,98 a 1,02 Dosagem % 0,2 – 0,65 sobre peso do cimento

Tipo de produto Modificador de viscosidade Estado Líquido isento de cloretos

Cor Transparente

Esse aditivo também do FABRICANTE II é um produto em pó, baseado em

polímeros de celulose. Ele permite a concretagem submersa sem que a água “lave” o concreto

fazendo com que esse segregue e perca suas propriedades. Além disso o produto também é

recomendado para uso em concretos auto-adensáveis e auto-nivelantes. Segundo o Fabricante

ele promove aumento na resistência à compressão e reduz a porosidade e permeabilidade.

Page 62: Aditivos Modificadores de Viscosidade

63

5.4.2.4 FABRICANTE III VMA

Característica Unidade Valor Obs:. Densidade g/cm3 0,94 a 1,04 Dosagem % 0,5 – 1,0 sobre peso do cimento

Tipo de produto Agente reológico e viscoelástico do concreto Estado Líquido

Cor Transparente esverdeado

Segundo o Fabricante III, esse aditivo é um líquido de alto desempenho para

concreto e argamassa, que melhora consideravelmente as propriedades reológicas e

viscoelásticas do concreto. Devido sua ação dispersora, propicia a obtenção de concretos

bombeados com reduzida segregação e menos carreamento de finos para a superfície. Ele não

é redutor de água, podendo ser combinado com outros aditivos plastificantes e

superplastificantes.

5.5 ADIÇÕES MINERAIS

5.5.1 Pó de brita

O gnaisse utilizado nessa pesquisa é proveniente da UHE Peixe, cedido por

Furnas Centrais Elétricas S.A. O gnaisse é uma rocha de grande variação mineralógica e grau

metamórfico, é amplamente empregada como brita na construção civil e pavimentação além

do uso ornamental (MACHADO et al., 2006).

Os finos de gnaisse apresentam dimensão média de 40,63 µm e 90% de suas

partículas apresentam diâmetro inferior a 109,33 µm. A dimensão media desses finos é de

44,65 µm. Os finos apresentam, em média, diâmetros cinco vezes maiores que o cimento. A

difração por raios-X dos finos de gnaisse é apresentada na Figura 5.4.

Page 63: Aditivos Modificadores de Viscosidade

64

Figura 5.4 – Difratograma dos finos de gnaisse

O mineral presente em maior escala nos finos de gnaisse é o quartzo representado

pelo número 3,3406. Picos de caolinita (7,0463) também estão presentes.

5.5.2 Sílica ativa

A sílica ativa utilizada na composição dos concretos estudados foi adquirida em

comércio local de Goiânia. Sua caracterização é apresentada na Tabela 5.6.

Page 64: Aditivos Modificadores de Viscosidade

65

Tabela 5.6 – Caracterização da sílica ativa

PROPRIEDADES DETERMINADAS Valores encontrados

Limites NBR 13956 (ABNT, 1997)

Análise Química

Perda ao fogo 3,03 ≤ 6,0

Óxido de magnésio (MgO) 0,46 -

Dióxido de silício (SiO2) 91,68 ≥ 85,0

Óxido de ferro (Fe2O3) 0,18 -

Óxido de alumínio (Al2O3) 0,18 -

Óxido de cálcio (CaO) 0,56 -

Álcalis totais

Óxido de sódio (Na2O) 0,27 -

Óxido de potássio (K2O) 1,17 -

Equiv. Alcalino 1,05 -

Sulfato de cálcio (CaSO4) 0 -

Análise Física

Índice de atividade pozolânica com a cal (Mpa) 7,4 ≥ 6,0 Mpa

(NBR 5751 (ABNT, 1992))

Índice de atividade pozolânica com o cimento (%) 115,8 ≥ 75%

(NBR 5752 (ABNT, 1992))

As propriedades da sílica ativa atendem aos requisitos da NBR 13956. Destaca-se

o alto índice de atividade pozolânica com o cimento.

Page 65: Aditivos Modificadores de Viscosidade

6 PROGRAMA EXPERIMENTAL: DOSAGEM E

CARACTERIZAÇÃO DO CONCRETO NO ESTADO FRESCO

Este capítulo apresenta as dosagens dos concretos com a determinação do teor

ideal de argamassa, determinação dos teores ótimos de aditivos e adições minerais e a

caracterização dos concretos no estado fresco.

Para a caracterização das dosagens foram utilizados os ensaios do Abatimento do

Tronco de Cone (NBR NM 67), Espalhamento (NBR 15823-2), Caixa-U (FURNAS, 2005b),

Teor de ar aprisionado (NBR NM 47), Massa específica (NBR 9833), Funil V (NBR 15823-5)

e Coluna de segregação (NBR 15823-6).

Os ensaios foram escolhidos devido à facilidade de execução e por serem os mais

utilizados pelos pesquisadores de concreto auto-adensável. A coluna de segregação é um

ensaio novo, ainda pouco estudado e foi utilizado na pesquisa para avaliar a segregação do

concreto comparando seus resultados com outros resultados de métodos mais tradicionais

como a Caixa U e o Funil V.

6.1 MÉTODO DE DOSAGEM

O método de dosagem que está sendo utilizado é baseado no método de dosagem

para concretos convencionais descrito por Helene e Terzian (1992). O principio básico do

método é a obtenção de um CAA a partir de um CCV (concreto convencional) cujo teor ideal

de argamassa deverá ser previamente determinado. Os materiais devem ser escolhidos e foram

devidamente caracterizados como mostra o capítulo anterior a fim de que possam ser

conhecidas as propriedades que influenciam na dosagem. Uma vez escolhidos os materiais,

que são também função dos requisitos de projeto, começa-se por definir os parâmetros de

dosagem, como relação água/cimento pretendida de acordo com os requisitos de durabilidade

estabelecidos em projeto.

A seguir devem ser definidos três traços que irão formar a família do concreto a

ser dosado, que nesse caso especificamente foi de 1:3, 1:4 e 1:5. Determina-se o teor ideal de

Page 66: Aditivos Modificadores de Viscosidade

67

argamassa a partir do traço central ou intermediário, que nesse caso é o traço 1:4. O teor de

argamassa inicial utilizado foi de 50%.

A partir desse teor de argamassa foi testado este traço adicionando-se os aditivos

superplastificantes base policarboxilatos a fim de tornar este concreto auto-adensável.

Enquanto ocorreu segregação excessiva do concreto, que foi testada pelos testes da caixa U,

funil V e slump flow, o teor de argamassa foi sendo aumentado em 3% até se encontrar um

teor ótimo de 66%. Acredita-se que o valor encontrado foi tão alto pelo fato da brita utilizada

ser do tipo 1 e necessitar de muita pasta para envolve-la. Depois de encontrado o teor ótimo

de argamassa o traço 1:5 foi testado. Como não ocorreu segregação com este traço, o teor de

argamassa foi mantido e todos os outros traços foram executados conforme descrito na Figura

6.1, que apresenta o organograma deste trabalho.

Figura 6.1 – Organograma da pesquisa

Os aditivos utilizados foram os superplastificantes base policarboxilatos de quatro

fabricantes diferentes e os aditivos modificadores de viscosidade de três diferentes

fabricantes.

As misturas contendo os aditivos do FABRICANTE I foram duas: a primeira

utilizando o superplastificante base policarboxilato em conjunto com o modificador de

viscosidade e a segunda utilizando apenas o superplastificante base policarboxilato. As

Programa Experimental

FAB I

sp + vma

1:3

1:5

sp

1:3

1:5

FAB II

sp + vma (a)

1:3

1:5

sp + vma (b)

1:3

1:5

sp

1:3

1:5

FAB III

sp + vma

1:3

1:5

sp

1:3

1:5

FAB IV

sp

1:3

1:5

S.A.

sp

1:3

1:5

sp

1:3

1:5

Page 67: Aditivos Modificadores de Viscosidade

68

dosagens que utilizaram os aditivos do FABRICANTE II foram três, pois o fabricante possui

dois tipos de aditivos modificadores de viscosidade disponíveis no mercado: a primeira

utilizando o superplastificante base policarboxilato em conjunto com o modificador de

viscosidade do tipo a; a segunda utilizando o superplastificante em conjunto com o

modificador de viscosidade do tipo b; e a terceira utilizando apenas o superplastificante. Para

as misturas que contiveram os aditivos do FABRICANTE III foram feitas duas dosagens

porque esse fabricante também possui aditivo modificador de viscosidade, sendo que a

primeira dosagem foi feita utilizando o superplastificante em conjunto com modificador de

viscosidade e a segunda apenas o aditivo superplastificante. O FABRICANTE IV não possui

modificador de viscosidade, portanto foi feita apenas uma dosagem contendo o seu

superplastificante base policarboxilato.

Além dessas dosagens foram feitas mais duas utilizando o aditivo

superplastificante base policarboxilato do FABRICANTE IV, que apresentou os melhores

resultados nos ensaios no estado fresco, e acrescentou-se na primeira dosagem a sílica ativa e

na segunda o pó de pedra. Para cada tipo de mistura citada acima serão desenvolvidos dois

tipos de traço: um rico (com relação a/c 0,42) e um pobre (com relação a/c 0,65), todos com o

mesmo teor de argamassa. Serão feitas ao todo então, 20 dosagens diferentes.

6.2 COMPOSIÇÃO DOS CONCRETOS

Para produzir 1 m3 de concreto são quantificados os produtos que compõem o mesmo

e o ar incorporado na mistura. A composição dos concretos é apresentada na Tabela 6.1:

Page 68: Aditivos Modificadores de Viscosidade

69

Tabela 6.1 – Composição dos concretos

Tipo de Concreto

Cimento (kg/m³)

Areia (kg/m³)

Brita 19mm (kg/m³)

Água (kg/m³)

Aditivo super.

(kg/m³)

Aditivo super. (%)

Aditivo VMA

(kg/m³)

Aditivo VMA (%)

Adição mineral (kg/m³)

Adição mineral

(%)

FAB II SP 522 856 710 219 2,69 0,51 - - - -

FAB II SP 341 1010 695 222 3,07 0,90 - - - -

FAB II SP+VMAa

527 865 717 222 3,69 0,70 1,48 0,28 - -

FAB II SP+VMAa

340 1006 694 221 3,36 0,99 3,22 0,95 - -

FABII SP+VMAb

509 835 693 214 3,07 0,60 0,51 0,10 - -

FABII SP+VMAb

317 938 647 206 2,76 0,87 0,24 0,08 - -

FAB III SP 514 843 699 217 4,07 0,79 - - - -

FAB III SP 328 971 669 213 3,17 0,97 - - - -

FABIII SP+VMA

519 851 706 218 4,08 0,79 0,78 0,15 - -

FABIII SP+VMA

329 973 672 214 2,95 0,90 1,65 0,50 - -

FAB I SP 511 838 695 215 3,88 0,76 - - - -

FAB I SP 332 983 679 216 2,26 0,68 - - - -

FAB I SP+VMA

523 857 711 220 6,32 1,21 0,43 0,08 - -

FAB I SP+VMA

339 1004 693 221 4,47 1,32 0,14 0,04 - -

FAB IV SP 526 862 715 221 3,03 0,58 - - - -

FAB IV SP 342 1010 697 222 2,80 0,82 - - - -

Sílica ativa 469 855 709 219 4,66 0,99 - - 52 10

Sílica ativa 302 992 685 218 4,17 1,38 - - 34 10

Fíler 522 685 710 219 4,50 0,86 - - 171 20

Fíler 334 741 682 217 3,97 1,19 0,27 0,08 247 25

6.3 CARACTERIZAÇÃO DOS CONCRETOS NO ESTADO FRESCO

Os ensaios realizados no estado fresco são apresentados na Tabela 6.2.

Tabela 6.2 – Ensaios realizados no Estado fresco

Ensaios Normas Limites Abatimento do Tronco de Cone NBR NM 67 80 ± 20 mm

Espalhamento NBR 15823-2 600 ± 10 mm Caixa U H1 – H2 ≤ 30 mm Funil V NBR 15823-5 8s ≤ tempo de escoamento ≤ 12s

Coluna de Segregação NBR 15823-6 Teor de ar aprisionado NBR NM 47

Massa Especifica NBR 9833

Page 69: Aditivos Modificadores de Viscosidade

70

6.3.2 Resultados da coluna de segregação

Na Figura 6.2 são exibidos graficamente os resultados obtidos no método da

coluna de segregação. O procedimento de execução deste ensaio foi detalhado no item

anterior.

Figura 6.2 – Resultados de Segregação. Ensaio da Coluna de Segregação.

Segundo a NBR 15823-1, a resistência à segregação é fundamental para

homogeneidade e a qualidade do CAA e é particularmente importante em concretos auto-

adensáveis de maior fluidez e baixa viscosidade.

De modo geral, observa-se na figura que os concretos apresentaram valores de

segregação inferiores a 15 (método da coluna de segregação), denotando que esses concretos

são adequados para concretagem. Este valor limite refere-se ao parâmetro de segregação da

NBR 15823-1, responsável pela normatização brasileira do concreto autoadensável, para

aplicação do concreto em estruturas verticais ou densamente armadas. Valores superiores de

segregação poderiam ser permitidos até 20 em estruturas planas horizontais ou de pouca

complexidade.

Os concretos desenvolvidos com a combinação dos aditivos superplastificante e

modificador de viscosidade, identificados como FABII SP+VMAa e FABIII SP+VMA,

apresentaram aspectos de segregação dos agregados e exsudação da pasta de cimento. Isto foi

0

5

10

15

20

25

30

35

40

FAB IISP

FAB IISP +

VMAa

FAB IISP +

VMAb

FAB IIISP

FAB IIISP +VMA

FAB ISP

FAB ISP +VMA

FABIV SP

SÍLICA FÍLER

Se

gre

ga

ção

-C

olu

mn

Te

st (

%)

Concretos

Rel a/c 0,42

Rel a/c 0,65

Page 70: Aditivos Modificadores de Viscosidade

71

notadamente observado no concreto FABII SP+VMAa de relação água/cimento 0,65. Maiores

investigações deveriam ser realizadas nesse tipo de aditivo modificador de viscosidade, uma

vez que a substituição deste por um aditivo modificador de viscosidade de maior eficiência

indicado para concretos submersos (identificado por VMAb) foi suficiente para redução da

segregação.

Quanto à influência da relação a/c, os resultados mostram que concreto de maior

relação a/c nem sempre apresenta maior valor de segregação, uma vez que a maior quantidade

de agregado em sua composição dificulta a sedimentação dos grãos, em decorrência do maior

atrito entre as partículas. Concreto com relação a/c menor, com maior quantidade de pasta e

com viscosidade adequada, dificulta a sedimentação dos grãos. Por outro lado, uma mistura

com pasta pouco viscosa não restringe a movimentação de partículas maiores, apresentando

alta taxa de segregação.

Adicionalmente, observa-se que concretos fabricados sem a utilização de

modificadores de viscosidade, apresentaram valores de segregação próximos e inferiores a 15

(identificados por FAB I SP; FAB II SP; FAB III SP; FAB IV SP). Isto indica que os

modificadores de viscosidade, de modo geral, não resultaram em ganhos de viscosidade

esperados.

Observa-se, também, que o adicionamento de sílica ativa ou fíler foi responsável

por ganho de viscosidade, resultando em concretos com aspecto ótimo de resistência à

segregação.

6.3.3 Resultados do ensaio da caixa U

Na Figura 6.3 são exibidos graficamente os resultados obtidos no ensaio da caixa U.

Page 71: Aditivos Modificadores de Viscosidade

72

Figura 6.3 – Resultados do Ensaio da Caixa U.

A habilidade passante informa sobre a capacidade de o concreto fluir sem perder

sua uniformidade ou causar bloqueio, através de espaços e descontinuidades geométricas,

como áreas de alta densidade de armadura e embutidos.

Quanto à avaliação da capacidade passante apresentada pelo concreto

autoadensável, pode-se concluir pelos resultados do ensaio da caixa U, que concretos de

relação a/c igual ou superior a 0,65, de modo geral, não seriam adequados para utilização em

estruturas densamente armadas. Observa-se na figura que esses concretos apresentaram

bloqueio, ou não resultaram valores adequados de nivelamento.

O valor recomendado para o nivelamento do concreto, conforme ensaio da caixa

U, é de um desnível inferior a 30 mm. Portanto poucos concretos apresentaram-se adequados.

Isto denota que o parâmetro recomendado pode ser rigoroso, uma vez que análises visuais do

concreto concluíam para aprovação de sua aplicação prática.

6.3.4 Resultados do ensaio de espalhamento

Na Figura 6.4 são exibidos graficamente os resultados obtidos no ensaio de

espalhamento (slump-flow).

0

50

100

150

200

250

300

De

snív

el

en

tre

as

seçõ

es

da

Ca

ixa

U

(mm

)

Concretos

Rel a/c 0,42

Rel a/c 0,65

Page 72: Aditivos Modificadores de Viscosidade

73

Tabela 6.3 – Resultados do Ensaio de Espalhamento

O valor do espalhamento fornece indicações da fluidez do CAA e de sua

habilidade de preenchimento em fluxo livre e é normalmente especificado para todas as

aplicações.

Pode-se notar que os concretos desenvolvidos obedeceram aos parâmetros

indicados no planejamento experimental. Todos os concretos resultaram em espalhamento

entre 500 mm e 700 mm, sendo o valor médio de espalhamento igual a 600 mm, conforme

planejado.

Normalmente se obtém melhor qualidade de acabamento da superfície com

concretos que apresentam espalhamento entre 760 a 850 mm para aplicações em geral, porém

é mais difícil controlar a resistência à segregação do que se verifica em espalhamentos de

valores mais baixos.

Valores de espalhamento inferiores a 550 mm não são aceitos pela NBR 15823-1,

que é o caso das dosagens indicadas por FAB II SP de relação água/cimento igual a 0,65 e

FAB I SP + VMA de relação água/cimento 0,42 e 0,65.

6.3.5 Resultados do ensaio do funil V

Na Figura 6.5 são exibidos graficamente os resultados obtidos no ensaio do funil

V.

0

100

200

300

400

500

600

700

FAB

II S

P

FAB

II S

P +

VM

Aa

FAB

II S

P +

VM

Ab

FAB

III S

P

FAB

III S

P +

VM

A

FAB

I SP

FAB

I SP

+ V

MA

FAB

IV S

P

SÍLI

CA

FÍLE

R

Esp

alh

am

en

to (

mm

)

Concretos

Rel a/c 0,42

Rel a/c 0,65

Page 73: Aditivos Modificadores de Viscosidade

74

Figura 6.4 – Resultados do Ensaio do Funil V

A determinação da viscosidade plástica aparente do concreto é a propriedade que

está relacionada com a consistência da mistura (coesão) e que influencia na resistência

(comportamento) do concreto ao escoamento. Quanto maior a viscosidade do concreto, maior

sua resistência ao escoamento. Ela é importante quando for requerido um bom acabamento

superficial ou quando a densidade de armadura for expressiva.

O CAA de baixa viscosidade apresenta um rápido espalhamento, porém de curta

duração como é o caso de praticamente todas as dosagens que apresentam valores menores do

que 8 segundos e são adequadas para elementos estruturais com alta densidade de armadura e

embutidos, mas exige controle da exsudação e segregação. Por sua vez, o CAA com alta

viscosidade pode continuar a se mover de forma lenta e progressiva por um tempo mais

prolongado como é o caso das dosagens indicadas por FAB I SP + VMA de relação

água/cimento igual a 0,42 e FILER de relação água/cimento 0,42 que apresentam valores

entre 9 a 25 segundos e podem ser utilizadas na maioria das aplicações correntes. Elas

apresentam efeito tixotrópico que acarreta menor pressão sobre as formas e melhor resistência

à segregação. Porém, efeitos negativos podem ser obtidos com relação à superfície de

acabamento, no preenchimento de cantos e suscetibilidade a interrupções ou demora entre

sucessivas camadas.

O concreto FAB I SP+VMA de relação água/cimento 0,65, que já havia apresentado

bloqueio no ensaio da Caixa U, também apresentou início de bloqueio no ensaio do Funil V.

Isso pode ser explicado por sua baixa fluidez apresentada no ensaio de espalhamento (520

0

5

10

15

20

25

FAB IISP

FAB IISP +

VMAa

FAB IISP +

VMAb

FAB IIISP

FAB IIISP +VMA

FAB ISP

FAB ISP +VMA

FABIV SP

SÍLICA FÍLER

Te

mp

o d

e e

sco

am

en

to F

un

il V

(s)

Concretos

Rel a/c 0,42

Rel a/c 0,65

Page 74: Aditivos Modificadores de Viscosidade

75

mm) ocasionada pelo efeito do modificador de viscosidade por ter sido desenvolvido

principalmente para concretos submersos e não concretos auto-adensáveis.

6.3.6 Resultados do ensaio do tempo de espalhamento de 500 mm

Na Figura 6.6 são exibidos graficamente os resultados obtidos no ensaio do tempo de

espalhamento de 500 mm (T500).

Figura 6.5 – Resultados do Ensaio de Tempo de Escoamento de 500 mm

O concreto FABI SP+VMA de relação água/cimento 0,42 apresentou alta viscosidade

aparente em fluxo livre. Os demais concretos apresentaram tempo de espalhamento de

500mm entre 2s e 3s.

Este ensaio apresenta-se de difícil execução para a maioria das situações estudadas,

resultando em valores próximos mesmo em concretos com viscosidades notadamente

diferentes. A viscosidade aparente é melhor representada no ensaio do Funil V.

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

3,5

4

FAB IISP

FAB IISP +

VMAa

FAB IISP +

VMAb

FAB IIISP

FAB IIISP +VMA

FAB ISP

FAB ISP +VMA

FABIV SP

SÍLICA FÍLER

Te

mp

o d

e e

spa

lha

me

nto

-5

00

mm

(s)

Concretos

Rel a/c 0,42

Rel a/c 0,65

Page 75: Aditivos Modificadores de Viscosidade

76

6.4 ANÁLISE DE CORRELAÇÃO DAS PROPRIEDADES DO CONCRETO NO

ESTADO FRESCO

Após a análise individual das propriedades do concreto no estado fresco, realizou-

se uma análise estatística de correlação linear dos resultados médios obtidos em todos os

concretos.

A Tabela 6.4 apresenta a matriz de correlação linear das propriedades, cujos

valores do coeficiente de Pearson (coeficiente de correlação linear) são exibidos no

cruzamento das diversas propriedades.

Tabela 6.4 – Análise estatística de correlação das propriedades estudadas.

Propriedade Relação a/c Segregação Caixa U Slump-flow Funil V T500

Relação a/c 1,00 0,05 0,76 -0,34 0,11 -0,31

Segregação 0,05 1,00 0,10 0,19 -0,27 -0,30

Caixa U 0,76 0,10 1,00 -0,52 0,39 -0,15

Slump-flow -0,34 0,19 -0,52 1,00 -0,65 -0,50

Funil V 0,11 -0,27 0,39 -0,65 1,00 0,20

T500 -0,31 -0,30 -0,15 -0,50 0,20 1,00

Os valores grifados na Tabela 6.4 são considerados estatisticamente significativos.

Observa-se na Tabela 6.4 que o ensaio de segregação não apresentou correlação

com nenhum outro ensaio, apesar de se notar que concretos com maior relação a/c, maior

espalhamento (slump-flow) e maior desnivelamento (Caixa U) são mais susceptíveis à

segregação. Enquanto que concretos com maior viscosidade aparente (maiores tempos

determinados nos ensaios do Funil V e T500) são menos susceptíveis à segregação. Isto pode

ser notado pela análise de sinais dos coeficientes de correlação de Pearson, exibidos entre a

propriedade segregação e as demais.

As Figuras 6.6 a 6.8 apresentam as análises de correlação do ensaio de slump-

flow, exibindo as curvas de regressão e seus intervalos de confiança de 95%.

Page 76: Aditivos Modificadores de Viscosidade

77

Figura 6.6 – Correlação dos ensaios Slump-flow e Caixa U

Figura 6.7 – Correlação dos ensaios Slump-flow e Funil V

Page 77: Aditivos Modificadores de Viscosidade

78

Figura 6.8 – Correlação dos ensaios Slump-flow e T500

O ensaio de espalhamento (slump-flow) apresentou correlações lineares

significativas com os ensaios da Caixa U, Funil V e T500. Contudo, de modo geral essas

correlações não foram muito fortes (valor do coeficiente r entre 50% e 65%). Observa-se que

concretos com maiores espalhamento apresentam menores valores nos ensaios de T500, Funil

V e Caixa U, ou seja, possuem maior fluidez e alcançam boa capacidade de nivelamento

(desde que possuam resistência à segregação).

Quanto ao ensaio da Caixa U, observa-se uma forte correlação da relação

água/cimento do concreto e o desnivelamento medido no ensaio. Isto reforça o comentário

anterior, sobre a dificuldade de emprego de concretos autoadensáveis com relações a/c

superiores a 0,65, pois são mais susceptíveis à segregação e ao bloqueio ocasionado pelas

armaduras (principalmente em estruturas verticais e densamente armadas).

Page 78: Aditivos Modificadores de Viscosidade

7 ANÁLISE DAS PROPRIEDADES MECÂNICAS DO CONCRETO

Para os concretos no estado endurecido, busca-se avaliar a influência das

dosagens nas propriedades mecânicas dos concretos. Sendo assim são realizados os seguintes

ensaios conforme apresentados na Tabela 7.1.

Tabela 7.1 – Ensaios realizados no estado endurecido

Ensaio Norma Idade de ensaio

Núm de CP

Resistência à Tração na Flexão NBR 12142/1991 28 dias 3

Resistência à Compressão Simples NBR 5739/1994

3 dias 3

7 dias 3

28 dias 3

Determinação do Módulo de Deformação Estática NBR 8522/1984 7 dias 3

28 dias 3

Absorção NBR 9778/2005 28 dias 3

Na Tabela 7.2 estão apresentados os concretos autoadensáveis estudados com seus

respectivos resultados.

Page 79: Aditivos Modificadores de Viscosidade

80

Tabela 7.2 – Composições dos concretos estudados.

Tipo de Concreto

Relação a/c fc28

(MPa) Ec28 (GPa)

ft28 (MPa)

Abs28 (%)

FAB II SP 0,42 51,9 26,7 5,3 5,35 0,65 22,6 21,3 3,1 7,79

FAB II SP+VMAa

0,42 49,8 26,9 6,0 5,24 0,65 25,0 20,5 3,2 7,15

FAB II SP+VMAb

0,42 44,2 23,9 4,8 5,69 0,65 23,3 20,6 3,6 7,36

FAB III SP 0,42 45,5 24,9 5,8 5,67 0,65 25,3 20,9 3,2 7,95

FAB III SP+VMA

0,42 44,6 31,1 5,7 6,84 0,65 21,1 26,8 2,6 8,58

FAB I SP 0,42 45,8 25,4 5,7 6,02 0,65 29,3 20,9 3,9 7,54

FAB I SP+VMA

0,42 47,1 25,7 5,6 7,06 0,65 24,4 19,7 3,5 8,44

FAB IV SP 0,42 50,2 26,1 5,8 5,50 0,65 31,6 21,2 3,6 7,26

Fíler 0,42 54,8 27,3 6,2 6,67 0,65 35,8 23,3 4,1 7,49

Sílica Ativa 0,42 60,6 25,4 7,1 7,51 0,65 33,7 21,2 4,5 8,39

7.2 RESULTADOS DA RESISTÊNCIA À COMPRESSÃO AXIAL

Neste subitem estão apresentados os resultados de resistência à compressão,

obtidos da ruptura de corpos-de-prova cilíndricos, seguindo as prescrições da NBR 5739.

A Figura 7.1, a seguir, exibe os valores médios da resistência à compressão para

as variáveis consideradas no trabalho experimental. Na Figura 7.2 pode ser observada a

variação apresentada pelos resultados individuais.

Page 80: Aditivos Modificadores de Viscosidade

81

Figura 7.2 – Resultados de Resistência à Compressão Axial dos Concretos Autoadensáveis.

Os resultados individuais de resistência à compressão foram submetidos a uma

análise estatística de variância (ANOVA). A Tabela 7.3 apresenta os resultados obtidos na

ANOVA, para um nível de significância de 5%.

Figura 7.3 – Desvio dos resultados de Resistência à Compressão

0

10

20

30

40

50

60

70

FAB IISP

FAB IISP +

VMAa

FAB IISP +

VMAb

FAB IIISP

FAB IIISP +VMA

FAB ISP

FAB ISP +VMA

FABIV SP

FÍLER SÍLICA

Re

sist

ên

cia

à C

om

pre

ssã

o (

MP

a)

Concretos

Rel a/c 0,42

Rel a/c 0,65

Page 81: Aditivos Modificadores de Viscosidade

82

Tabela 7.3 – Resultados da análise de variância realizada com os dados individuais.

Fator GL SQ MQ F p-valor

Concreto 9 1082,32 120,26 42,88 0,000000 Relação a/c 1 7069,57 7069,57 2520,66 0,000000

Concreto*Relação a/c 9 206,38 22,93 8,18 0,000001 Erro 38 106,58 2,80 Total 57 8162,18

Rmod = 0,99 e R2mod = 0,98

Onde:

SQ = soma dos quadrados; GL = grau de liberdade; MQ = média dos quadrados;

F = parâmetro de Fisher para o teste de significância dos efeitos; p-valor = probabilidade de cometer o erro de tipo I (rejeitar a hipótese nula quando ela é verdadeira);

R2mod = coeficiente de determinação do modelo;

Rmod = coeficiente de correlação do modelo.

Esta análise mostrou o coeficiente de determinação do modelo (R2mod), igual a

0,98, o que significa que 98% da variação total dos dados pode ser explicada, ou seja, o valor

encontrado de resistência à compressão sofre muita interferência dos efeitos dos fatores

estudados (concreto e relação a/c).

A ANOVA também mostrou que os efeitos individuais dos fatores analisados:

relação a/ag e tipo de concreto, são estatisticamente significativos (para um nível de confiança

de 95%). Portanto, cada uma das variáveis, tomadas isoladamente, exerce influência na

resistência à compressão.

Em relação à interação dos fatores, pode-se observar que ela também foi

significativa, indicando a sinergia dos fatores. Assim, o efeito da relação a/c sobre a

resistência à compressão é alterado em função do tipo concreto empregado e vice-versa. Por

conseguinte, pode-se dizer que o desempenho do tipo de concreto depende da relação a/c

utilizada na fabricação do concreto.

Tendo em vista que as variáveis mostraram-se significativas, realizou-se a

comparação múltipla de médias pelo método de Duncan, com o objetivo de agrupar as médias

que não diferem significativamente entre si. As Tabelas 7.4 e 7.5 apresentam o agrupamento

de médias e as estimativas das médias globais tomados os fatores principais.

Tabela 7.4 – Grupos definidos pela comparação múltipla de médias por relação água/cimento, ordenados de forma crescente quanto às médias globais de resistência à compressão.

Relação a/c Resistência Média

Global (MPa) Grupo 1 Grupo 2

0,65 27,40 **** 0,42 49,05 ****

Page 82: Aditivos Modificadores de Viscosidade

83

Tabela 7.5 – Grupos definidos pela comparação múltipla de médias por tipo de concreto, ordenados de forma crescente quanto às médias globais de resistência à compressão.

Tipo de Concreto Resistência Média Global

(MPa) Grupo 1 Grupo 2 Grupo 3 Grupo 4 Grupo 5

FAB II SP+VMAb 33,73 **** FAB III SP+VMA 35,20 **** ****

FAB III SP 35,38 **** **** **** FAB I SP+VMA 35,76 **** **** ****

FAB II SP 37,24 **** **** FAB II SP+VMAa 37,37 **** ****

FAB I SP 37,50 **** FAB IV SP 40,85 **** Sílica Ativa 44,48 ****

Fíler 45,28 ****

Pela análise da Tabela 7.4, influência da relação água/cimento na resistência à

compressão, o agrupamento de médias apresentou comportamento esperado, no qual a relação

água/cimento menor produziu os concretos de melhor desempenho (maiores resistências).

Pela análise da Tabela 7.5, observa-se que os concretos com adição de sílica ativa

e fíler apresentaram as maiores resistências à compressão, isto foi devido à alteração

microestrutural promovido pelas reações pozolânicas (no caso da sílica) e efeito fíler (tanto no

caso da adição de sílica quanto do fíler). Como os outros concretos autoadensáveis foram

produzidos sem adições, eles apresentaram resistências próximas.

Os concretos dos grupos 1, 2 e 3 apresentaram uma forma complexa de

agrupamento, em que alguns concretos pertencem a mais de um grupo simultaneamente. Isto

poderia ser simplificado, do ponto de vista de engenharia, como um único grande grupo. Ou

seja, estes concretos apresentaram resultados médios muito próximos, podendo afirmar que,

de modo geral, os efeitos desses aditivos na resistência à compressão foram similares.

Destaca-se apenas o concreto FAB IV SP, que exibiu ganho significativo de

resistência, separando-o dos demais (grupo 4).

7.3 ANÁLISE DE CORRELAÇÃO DAS PROPRIEDADES DO CONCRETO NO

ESTADO ENDURECIDO

Após a análise individual das propriedades do concreto no estado endurecido,

realizou-se uma análise estatística de correlação linear dos resultados médios obtidos em

todos os concretos.

Page 83: Aditivos Modificadores de Viscosidade

84

A Tabela 7.6 apresenta a matriz de correlação linear das propriedades, cujos

valores do coeficiente de Pearson (coeficiente de correlação linear) são exibidos no

cruzamento das diversas propriedades.

Tabela 7.6 – Análise estatística de correlação das propriedades estudadas.

Propriedades Relação a/c Compressão Módulo de

Elasticidade Tração Absorção

Relação a/c 1,00 -0,93 -0,70 -0,90 0,79

Compressão -0,93 1,00 0,61 0,96 -0,73

Módulo de Elasticidade

-0,70 0,61 1,00 0,57 -0,41

Tração -0,90 0,96 0,57 1,00 -0,63

Absorção 0,79 -0,73 -0,41 -0,63 1,00

Os valores grifados na Tabela 7.6 são considerados estatisticamente significativos.

Observa-se na Tabela 7.6 que os ensaios de resistência à compressão e resistência

à tração apresentaram correlações lineares significativos com os demais ensaios. Não houve

correlação significativa apenas entre os resultados de módulo de elasticidade e absorção de

água.

A variável relação água/cimento possui forte correlação com todas as

propriedades estudadas, conforme já era esperado.

A Figura 7.3 apresenta a análise de correlação das propriedades absorção de água

e resistência à compressão, exibindo a curva de regressão e seu intervalo de confiança de

95%.

Pode ser observada na Figura 7.3 uma forte correlação linear entre as propriedades

absorção de água e resistência à compressão, mostrando que concretos de maiores resistências

resultam em menores valores absorção de água.

Page 84: Aditivos Modificadores de Viscosidade

85

Figura 7.4 – Correlação das Propriedades Absorção de Água e Resistência à Compressão.

A Figura 7.4 apresenta a análise de correlação das propriedades resistência à

compressão e resistência à tração na flexão, exibindo a curva de regressão e seu intervalo de

confiança de 95%.

Figura 7.5 – Correlação das Propriedades Resistência à Compressão e Resistência à Tração

Page 85: Aditivos Modificadores de Viscosidade

86

Pode ser observada na Figura 7.4 uma correlação linear muito forte entre as

propriedades resistência à compressão e resistência à tração do concreto, mostrando

comportamento diretamente proporcional. A relação entre os valores de resistência à tração e

os de compressão é de aproximadamente 10%, semelhante ao conceitualmente estabelecido

pela bibliografia.

Quanto à correlação das propriedades resistência à compressão e módulo de

elasticidade, apresenta-se nas Figuras 7.5, 7.6 e 7.7 a análise com todos os concretos

estudados; a análise com a exclusão dos resultados do concreto FAB III SP+VMA e, por

último, uma análise comparativa de modelos de regressão.

A Figura 7.5 apresenta a análise de correlação das propriedades resistência à

compressão e módulo de elasticidade, considerando todos os concretos autoadensáveis

estudados. São exibidas as curvas de regressão de intervalo de confiança de 95%.

Figura 7.6 – Correlação das Propriedades Resistência à Compressão e Módulo de Elasticidade, para todos

os concretos estudados.

A Figura 7.6 apresenta a análise de correlação das propriedades resistência à

compressão e módulo de elasticidade, com a exclusão dos resultados do concreto

FAB III SP+VMA.

Page 86: Aditivos Modificadores de Viscosidade

87

Figura 7.7 – Correlação das Propriedades Resistência à Compressão e Módulo de Elasticidade, com a

exclusão dos resultados do concreto FAB III SP+VMA.

Uma análise comparativa entre as Figuras 7.5 e 7.6, mostra um aumento

significativo da correlação dessas propriedades na última figura, sendo que o valor do

coeficiente de correlação linear r passa de 0,61 para 0,96. Isto foi possível com a exclusão dos

resultados do concreto FABIII SP+VMA, que apresentaram valores de módulo de elasticidade

muito superiores ao esperado (conforme observado na Figura 7.6). O comportamento do

módulo de elasticidade do concreto FABIII SP+VMA não é explicado pelos materiais

constituintes ou pela composição deste concreto, pois foram os mesmos utilizados nos demais

concretos.

Talvez tenha ocorrido algum erro sistemático na determinação do módulo de

elasticidade do concreto FABIII SP+VMA, como uma leitura de deformação ou de

carregamento incorreta ou algum equipamento com problema de calibração. Entretanto,

nenhuma evidência de tais erros foi encontrada. Devido a isso, os resultados foram

descartados por não apresentarem comportamento análogo aos demais concretos.

A Figura 7.7 apresenta a análise de correlação das propriedades resistência à

compressão e módulo de elasticidade, considerando o modelo de regressão da NBR 6118

(Eq.7.1), o modelo de regressão da NBR 6118 ajustado para os resultados experimentais

obtidos (Eq.7.2) e o modelo de regressão linear apresentado na Figura 7.7 (Eq.7.3).

Page 87: Aditivos Modificadores de Viscosidade

88

ckf x 5600Ec = (Eq.7.1)

ckf x 4154Ec = (Eq.7.2)

15168fc x 214,5Ec 28 += (Eq.7.3)

Onde:

Ec: módulo de elasticidade (MPa);

fck: resistência à compressão característica {fck = (fc28 -6,6); em MPa};

fc28: resistência à compressão aos 28 dias de idade (MPa).

Figura 7.8 – Correlação das Propriedades Resistência à Compressão e Módulo de Elasticidade, análise comparativa dos modelos de regressão.

Conforme observado na Figura 7.7, o modelo apresentado no item 8.2.8 da NBR

6118 (Eq.7.1, exibida anteriormente) superestima os valores de módulo de elasticidade,

quando comparado aos valores obtidos experimentalmente nesta pesquisa.

Também pode ser observado que um modelo de regressão semelhante ao

apresentado na NBR 6118, mas com ajuste no parâmetro que multiplica a resistência à

compressão (Eq.7.2, exibida anteriormente), resulta em valores de módulos inferiores. Isto

ocorre porque este modelo foi ajustado para os pontos experimentais, cujos valores são

inferiores aos estimados pela NBR 6118.

Page 88: Aditivos Modificadores de Viscosidade

8 CONSIDERAÇÕES FINAIS

No programa experimental foram estudadas diferentes combinações para a

produção do concreto auto-adensável variando-se os tipos de aditivos e adições minerais. As

conclusões alcançadas na pesquisa foram:

• O método de dosagem proposto por Tutikian (2004) foi aplicado com

sucesso obtendo, porém, um teor de argamassa muito alto, 66%. Isso pode

ser justificado pelo o emprego da brita de diâmetro máximo de 19 mm.

• Quanto a influência da relação água/cimento na resistência à compressão,

o comportamento dos concretos foi o esperado, no qual a relação

água/cimento menor produziu os concretos de melhor desempenho.

• Observou-se que os concretos com adição de sílica ativa e fíler

apresentaram as maiores resistências à compressão, isto foi devido à

alteração microestrutural promovido pelas reações pozolânicas (no caso

da sílica) e efeito fíler (tanto no caso da adição de sílica quanto do fíler).

Como os outros concretos auto-adensáveis foram produzidos sem adições,

eles apresentaram resistências próximas. Destaca-se apenas o concreto

FAB IV SP, que exibiu ganho significativo de resistência.

• Na Figura 7.3 foi observada uma forte correlação linear entre as

propriedades absorção de água e resistência à compressão, mostrando que

concretos de maiores resistências resultam em menores valores de

absorção de água. Isso pode ser explicado pela menor quantidade de

vazios existentes nos concretos de menores relações água/cimento.

• Foi observada uma correlação muito forte entre as propriedades

resistência à compressão e resistência à tração do concreto, mostrando

comportamento diretamente proporcional. A relação entre os valores de

resistência à tração e os de compressão é de aproximadamente 10%,

semelhante ao conceitualmente estabelecido pela bibliografia.

Page 89: Aditivos Modificadores de Viscosidade

90

• Conforme observado na Figura 7.7, o modelo apresentado no item 8.2.8

da NBR 6118 (Ec = 5600 x fck1/2) superestima os valores do módulo de

elasticidade, quando comparado aos valores obtidos experimentalmente

nesta pesquisa. Também foi observado que um modelo de regressão

semelhante ao apresentado na NBR 6118, mas com ajuste no parâmetro

que multiplica a resistência à compressão (Ec = 4154 x fck1/2), resulta em

valores de módulos inferiores. Isto ocorre porque este modelo foi ajustado

para os pontos experimentais, cujos valores são inferiores aos estimados

pela NBR 6118.

• De modo geral, observou-se que os concretos apresentaram valores de

segregação inferiores a 15 (método da coluna de segregação), denotando

que esses concretos são adequados para concretagem. Adicionalmente

observou-se que concretos fabricados sem a utilização de modificadores

de viscosidade (identificados por FAB I SP; FAB II SP; FAB III SP e

FAB IV SP). Isto indica que os modificadores de viscosidade, de modo

geral, não resultaram em ganhos de viscosidade esperados. Observou-se

também que o adicionamento de sílica ativa e fíler foi responsável por

ganho de viscosidade, resultando em concretos com aspecto ótimo de

resistência à segregação.

8.1 SUGESTÕES PARA FUTURAS PESQUISAS

Nessa pesquisa foram estudados concretos auto-adensáveis com aditivos

modificadores de viscosidade ou adições minerais para garantir a coesão dos mesmos. Em

futuras pesquisas seria muito interessante estudar concretos mistos, que tivessem tanto o

aditivo modificador de viscosidade quanto as adições.

Além disso, a pesquisa foi delimitada em apenas dois traços para cada dosagem

não sendo possível assim desenvolver curvas de dosagem para os concretos o que também

poderia ser feito em outras pesquisas.

As propriedades reológicas e a microestrutura dos concretos também não foram

estudadas e são elas que definem as propriedades mais importantes do concreto auto-

adensável: escoamento e coesão.

Page 90: Aditivos Modificadores de Viscosidade

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

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