UNIVERSIDADE FEDERAL DE ALAGOAS

CENTRO DE TECNOLOGIA

PROGRAMA DE PS-GRADUAO EM ENGENHARIA CIVIL

ALEXANDRE RODRIGUES DE BARROS

AVALIAO DO COMPORTAMENTO DE

VIGAS DE CONCRETO AUTO-ADENSVEL

REFORADO COM FIBRAS DE AO

MACEI

2009

ALEXANDRE RODRIGUES DE BARROS

AVALIAO DO COMPORTAMENTO DE

VIGAS DE CONCRETO AUTO-ADENSVEL

REFORADO COM FIBRAS DE AO

Dissertao apresentada ao Programa de Ps-

Graduao em Engenharia Civil da Universidade

Federal de Alagoas como requisito parcial para

obteno do ttulo de Mestre em Engenharia Civil

rea de concentrao: Estruturas

Orientador: Prof. Paulo Csar Correia Gomes

Co-orientadora: Prof. Aline da Silva Ramos

Barboza

MACEI 2009

Catalogao na fonte Universidade Federal de Alagoas

Biblioteca Central Diviso de Tratamento Tcnico

Bibliotecria Responsvel: Helena Cristina Pimentel do Vale B277a Barros, Alexandre Rodrigues de. Avaliao do comportamento de vigas de concreto auto-adensvel reforado com fibras de ao / Alexandre Rodrigues de Barros, 2009. 155 f. : il. Orientador: Paulo Csar Correia Gomes. Co-Orientadora: Aline da Silva Ramos Barboza. Dissertao (mestrado em Engenharia Civil : Estruturas) Universidade Federal de Alagoas. Centro de Tecnologia. Macei, 2009. Bibliografia: f. 147-155.

1. Concreto auto-adensvel . 2. Fibras de ao. 3. Vigas de concreto armado.

4. Flexo (Engenharia civil) Ensaio. I. Ttulo. CDU: 624.072.2

iii

iv

Aos meus pais, Edvaldo (in memoriam) e Maria Ccera, pelo empenho incansvel na minha formao, e por toda a dedicao e carinho, e aos meus irmos, meus grandes amigos, Rondnelli e Joo, pelo apoio incondicional.

v

Agradecimentos

Primeiramente Deus, sempre presente nos momentos em que mais precisava e

que me deu foras nessa longa caminhada.

minha famlia e minha noiva Fagna, pelo afeto e dedicao constantes, pelas

palavras de incentivo, e pela compreenso nos momentos em que no pude estar

presente, no perodo de desenvolvimento deste trabalho.

Aos meus amigos, companheiros de trabalho, Eng. Sebastio Falco, Eng.

Herberth Nobre (e Heitor Nobre), Eng. Danilo Dantas, Eng. Joo de Lima e Arq.

Edson Nascimento, pelos importantes momentos de descontrao. Aos amigos

mestrandos, Karlisson Andr, Ramn Lcio, Fernanda Gois, Victor Vasconcelos,

Tassyano Feitosa e Leonardo Vieira, e aos amigos Mestres, Diogo Tenrio, Arnaldo

Jnior, Camila Vieira, Claudionor Silva e Rubem Izidro, pelo companheirismo.

Aos funcionrios do Laboratrio de Estruturas e Materiais, os tcnicos Valdemir

Gomes, Alexandre Nascimento, Marco Wanderley, Joo, Fbio Jos e Ccero, pelo

auxlio nas atividades laboratoriais, secretria Girley Vespaziano, pelo fundamental

apoio, aos funcionrios Flabel e Sidicley, pela importante ajuda prestada no laboratrio,

pela amizade, e por sempre estarem dispostos a trabalhar.

Ao Professor Edvaldo Lisba, pela amizade e por sempre transmitir sua

experincia nos ensaios laboratoriais em concretos.

Ao Professor Paulo Csar, pelos vrios anos de orientao e trabalho conjunto,

desde os tempos de graduao, pela confiana depositada, pelos incentivos para seguir

em frente nos momentos em que as coisas no davam certo e pela importante

participao neste trabalho.

Professora Aline Barboza, pelas discusses e aulas sobre comportamento

estrutural, por compartilhar seu conhecimento e experincia nas questes prticas de

laboratrio e pela fundamental orientao neste estudo.

Por fim, todos aqueles no citados, que contriburam direta ou indiretamente

para a concluso deste trabalho e CAPES pela concesso da bolsa de mestrado.

vi

Resumo

O concreto auto-adensvel (CAA) vem se caracterizando como uma grande

evoluo na tecnologia do concreto, sendo capaz de preencher todos os espaos vazios

da frma e adensar-se apenas pela ao de seu peso prprio. Se ao CAA adicionam-se

fibras de ao, sem prejuzo de suas propriedades no estado fresco, novas vantagens e

possibilidades de aplicao proporcionaro concretos mais eficientes. Dentro desse

contexto, um CAA com adio de resduo industrial usado, e fibras de ao com

relao l/d = 50 so incorporadas, em uma frao volumtrica de 1%, com intuito de

avaliar o comportamento de vigas de concreto auto-adensvel armado, com e sem o

reforo de fibras de ao, submetidas s solicitaes normais e tangenciais, e compar-las

com o comportamento de vigas de concreto armado convencional. Para isso, foram

confeccionadas vigas de concreto armado de dimenses (12,5 x 23,5 x 132) cm, as quais

foram ensaiadas por flexo a quatro pontos, aos 28 dias de idade. Para comparao dos

resultados, foram produzidos concretos convencionais de diferentes composies, com e

sem a adio das fibras de ao. Os resultados dos ensaios no estado fresco mostraram

que foi possvel a obteno de concreto com propriedades auto-adensveis, mesmo com

adio de fibras de ao, a partir de uma dosagem de CAA j existente. A adio das

fibras de ao ao CAA promoveu sensvel ganho na capacidade resistente da viga, com

menores flechas, menores deformaes das armaduras, longitudinal e transversal, e

melhorado controle da fissurao, em comparao s demais vigas produzidas com

concretos adensados por vibrao, com e sem fibras de ao.

Palavras-Chave: Concreto auto-adensvel, Fibras de ao, Vigas de concreto armado,

Ensaio de flexo a quatro pontos.

vii

Abstract

The self-compacting concrete (SCC) has been characterized as a great evolution in the

concrete technology, being able to fill all empty spaces of the formwork and self-

compacting only by action of its own weight. If steel fibers are added to SCC, without

prejudice its properties in the fresh state, new advantages and possibilities of

applications will provide concretes more efficient. In this context, a SCC with addition

of industrial waste is used, and steel fibers with l/d ratio equal to 50 are incorporated, in

a volume fraction of 1%, in order to assess the behavior of reinforced self-compacting

concrete beams, with and without the addition of steel fibers, subject to normal and

tangential stresses, and compare them with the behavior of conventional reinforced

concrete beams. For that, were made reinforced concrete beams of dimensions (12,5 x

23,5 x 132) cm, which were tested by four-point bending, to the 28 days of age. To

compare the results, were produced conventional concretes of different compositions,

with and without steel fibers. The tests results in the fresh state shown that was possible

the obtaining of concrete with self-compacting properties, even with the addition of

steel fibers, from a mix already existent of SCC. The addition of the steel fibers to the

SCC promoted slight gain in the load capacity of the beam, with lower displacements in

the middle span, lower deformations in the reinforcement bars and improved cracking

control, compared to the others beams produced with concrete compacted by vibration,

with and without steel fibers.

Keywords: Self-compacting concrete, Steel fibers, Reinforced concrete beams, Four-

point bending test.

viii

Lista de Figuras

Figura 2.1 Obteno de estruturas durveis a partir da utilizao do CAA................... 7 Figura 2.2 Mecanismo de bloqueio do agregado grado............................................. 10 Figura 2.3 Curva de fluxo do modelo de Bingham...................................................... 11 Figura 2.4 Mecanismo para obteno da auto-adensabilidade .................................... 12 Figura 2.5 Ensaio de espalhamento (dimenses em mm)............................................ 14 Figura 2.6 Verificao da auto-adensabilidade do concreto no canteiro de obras ...... 15 Figura 2.7 Equipamento do teste de auto-adensabilidade para uso no laboratrio (dimenses em mm)........................................................................................................ 15 Figura 2.8 a) Funil-V; b) Caixa-L; c) Caixa-U; d) Anel-J; e) Orimet; e f) Orimet com Anel-J.............................................................................................................................. 18 Figura 2.9 a) Tubo-U; e b) Coluna de Rooney (dimenses em mm)........................... 19 Figura 2.10 a) Esquematizao do ensaio de Stuttgart; b) e c) Determinao das tenses e do ngulo de inclinao , para um estado duplo de tenses.......................... 27 Figura 2.11 Trajetria das tenses principais (Estdio I). ........................................... 27 Figura 2.12 a) Incio do estgio de fissurao (fissuras verticais de flexo pura); b) Formao de fissuras inclinadas (fissuras de cisalhamento). ......................................... 28 Figura 2.13 Esquema da configurao de fissurao da viga na ruptura..................... 29 Figura 2.14 Deformaes e tenses nas sees transversais da viga........................... 29 Figura 2.15 Diagramas de deformaes e tenses da seo transversal no Estdio III......................................................................................................................................... 30 Figura 2.16 Arranjos prticos de armaduras: a) armadura longitudinal (reta + dobrada) + armadura transversal (estribo); b) armadura longitudinal (reta) + armadura transversal (estribo) (Fonte: MARINS et al., 2001). ........................................................................ 31 Figura 2.17 Analogia de trelia idealizada por MRSH e RITTER (para = 90). ... 32 Figura 2.18 Mecanismos internos resistentes da trelia (Fonte: CAMACHO, 2004). 33 Figura 2.19 Ao do efeito Dowel (Fonte: ZINK, 2000, adaptado). ........................... 34 Figura 2.20 Domnios de estado limite ltimo de uma seo transversal.................... 35 Figura 2.21 Ruptura por esmagamento da biela. ......................................................... 38 Figura 2.22 Ruptura por falha de ancoragem no apoio................................................ 38 Figura 2.23 Ruptura por fora cortante-trao (ruptura da armadura transversal). ..... 39 Figura 2.24 Ruptura por fora cortante-flexo (esmagamento da regio comprimida)......................................................................................................................................... 40 Figura 2.25 Ruptura por flexo localizada da armadura longitudinal. ........................ 40 Figura 2.26 Casa construda no ano de 1540: adobe reforado com palha ................. 41 Figura 2.27 Diferentes tipos de fibras de ao (Fonte: WEILER & GROSSE, 1996). . 42 Figura 2.28 Conceituao do fator de forma da fibra (Fonte: NUNES, 2006)............ 44 Figura 2.29 Resultados obtidos por GAO et al. (2005) (Fonte: GAO et al., 2005). ... 45 Figura 2.30 Princpio de reforo da matriz com fibra de ao ...................................... 47 Figura 2.31 Esquema da concentrao de tenses para concreto sem reforo de fibras......................................................................................................................................... 48 Figura 2.32 Esquema da concentrao de tenses para concreto reforado com fibras......................................................................................................................................... 48

ix

Figura 2.33 Distribuies possveis de tenso ao longo de uma fibra em funo do comprimento crtico (Fonte: FIGUEIREDO, 2000). ...................................................... 49 Figura 2.34 Probabilidade de interceptao da fissura em funo da compatibilidade dimensional entre fibra e agregado grado..................................................................... 50 Figura 2.35 Curvas carga x deflexo de prismas de concreto ensaiados flexo, contendo volume de fibras abaixo (A), igual (C) e superior (B) ao volume crtico ....... 51 Figura 2.36 Arrancamento de uma fibra inclinada: a) estgio no fissurado; e b) comportamento da fibra durante o estgio fissurado (Fonte: FANTILLI et al., 2008). . 52 Figura 2.37 Estgios de propagao das fissura em viga de CRFA ............................ 54 Figura 2.38 Detalhe da seo de uma viga de CRFA no Estgio 4 de fissurao e desenvolvimento de tenses correspondente (Fonte: ROBINS et al., 2001, adaptado). 54 Figura 2.39 Esquematizao dos ensaios de flexo a trs e quatro pontos e respectivos diagramas de esforo cortante e momento fletor. ........................................................... 55 Figura 2.40 Aparelhagem do ensaio de flexo a quatro pontos................................... 56 Figura 2.41 Suposies de projeto feitas por HENAGER e DOHERTY para anlise de vigas de concreto fibroso armadas trao (Fonte: ACI 544.4R, 1988, adaptado). ...... 59 Figura 2.42 Aberturas mximas de fissuras em vigas de concreto armado reforado com fibras de ao (Fonte: TAN et al., 1995). ................................................................. 61 Figura 2.43 Curvas carga x flecha tpicas de vigas de concreto armado, com e sem fibras de ao (Fonte: BENTUR & MINDESS, 1990, adaptado). ................................... 62 Figura 2.44 Diagrama de corpo livre do trecho de atuao da fora cortante em uma viga de concreto armado reforado com fibras (Fonte: LIM & OH, 1999).................... 64 Figura 2.45 Deformaes nos estribos (Fonte: FURLAN JR. & HANAI, 1997)........ 66 Figura 2.46 Fluidez no homognea do CAA com fibras de ao: a) impedimento da fluidez e b) concentrao de partculas na regio central do concreto espraiado ........... 69 Figura 2.47 Slump-flow x fator de fibra: a) Srie 1 e b) Srie 2 .................................. 70 Figura 2.48 Comparativo entre a distribuio das fibras de ao no CAA e no concreto vibrado, em diferentes planos (Fonte: MARANGON, 2006)......................................... 72 Figura 3.1 Curvas granulomtricas dos agregados. ..................................................... 77 Figura 3.2 Lagoa de deposio de resduos do beneficiamento de mrmores e granitos......................................................................................................................................... 78 Figura 3.3 a) Secagem ao sol do resduo recm-coletado; e b) resduo estocado em tonis aps secagem (Fonte: LISBA, 2004). ............................................................... 78 Figura 3.4 a) Destorroamento; b) Peneiramento; e c) Armazenamento do RBMG. ... 79 Figura 3.5 Curva granulomtrica do RBMG. .............................................................. 79 Figura 3.6 Ilustrao da fibra de ao utilizada no estudo. ........................................... 82 Figura 3.7 CAA espraiado: a) TESTE-F0 e b) TESTE-F30........................................ 86 Figura 3.8 Concreto aps ensaio de espalhamento: a) CAVALCANTI (2006); e ...... 88 Figura 3.9 Aspecto do concreto TESTE-F78 aps ensaio de espalhamento: a) concreto espraiado; b) detalhe da periferia do concreto espraiado................................................ 90 Figura 3.10 TESTE-F78 aps ajuste na dosagem: a) dimenses da extenso final; e b) detalhe da periferia do espalhamento.............................................................................. 91 Figura 3.11 Execuo do ensaio de abatimento........................................................... 97 Figura 3.12 Execuo do ensaio de espalhamento: determinao do dimetro final. . 98 Figura 3.13 Teste de auto-adensabilidade: a) posicionamento do equipamento; e ..... 98 Figura 3.14 Medidor tipo B para determinao do teor de ar incorporado ................. 99 Figura 3.15 Determinao do teor de ar incorporado do concreto fresco.................. 100 Figura 3.16 Dimenses da viga de concreto armado confeccionada. ........................ 100

x

Figura 3.17 Detalhe dos espaadores para garantia do cobrimento das armaduras... 101 Figura 3.18 Moldagem com CAA: a) corpos-de-prova cilndricos; b) prismas; e c) viga armada................................................................................................................... 102 Figura 3.19 Moldagem com concretos adensados por vibrao:............................... 102 Figura 3.20 Moldagem da viga armada com concreto adensado na mesa vibratria.103 Figura 3.21 Cura das vigas por molhagem. ............................................................... 104 Figura 3.22 Execuo do ensaio do mdulo de elasticidade: a) equipamento de leitura digital; e b) instrumentao do corpo-de-prova. ........................................................... 105 Figura 3.23 Representao esquemtica do carregamento para a determinao do mdulo de elasticidade Metodologia A Tenso a fixa (Fonte: NBR 8522, 2008).105 Figura 3.24 Determinao da resistncia trao na flexo do concreto:................. 107 Figura 3.25 Sistema de aquisio de dados utilizado. ............................................... 108 Figura 3.26 Detalhamento das armaduras da viga e posicionamento dos strain-gages....................................................................................................................................... 108 Figura 3.27 Procedimento de colagem dos strain-gages nas armaduras. .................. 110 Figura 3.28 Flexo de viga de concreto armado: a) Detalhe do strain-gage na regio comprimida da viga e barra metlica fixada; e b) malha para mapeamento de fissuras....................................................................................................................................... 111 Figura 3.29 Pontos de colagem dos strain-gages. ..................................................... 111 Figura 4.1 Determinao do abatimento dos concretos: a) CREF; b) CREF-F; e c) CC....................................................................................................................................... 113 Figura 4.2 Aspectos finais dos concretos aps ensaio de espalhamento (viso geral e detalhe da periferia): a) CAA; e b) CAARFA. ............................................................. 114 Figura 4.3 Execuo do teste de auto-adensabilidade: a) CAA; e b) CAARFA. ...... 115 Figura 4.4 Detalhe do aspecto dos concretos CREF e CC......................................... 118 Figura 4.5 Representao grfica dos resultados de resistncia mdia compresso....................................................................................................................................... 119 Figura 4.6 Esquematizao do ensaio de resistncia trao na flexo.................... 123 Figura 4.7 Sees de ruptura das prismas: a) CAARFA; e b) CREF-F..................... 125 Figura 4.8 Curvas carga x flecha dos prismas de concreto........................................ 127 Figura 4.9 Ilustrao do ensaio de flexo das vigas de concreto armado. ................. 128 Figura 4.10 Resultados das medies feitas na regio comprimida das vigas. ......... 129 Figura 4.11 Deformaes na armadura longitudinal das vigas.................................. 130 Figura 4.12 Deformaes medidas nos estribos. ....................................................... 131 Figura 4.13 Curvas carga x flecha das vigas e indicao da carga de ocorrncia da primeira fissura. ............................................................................................................ 132 Figura 4.14 Desenvolvimento das fissuras na viga confeccionada com CAA. ......... 134 Figura 4.15 Verificao da falha de ancoragem da armadura longitudinal na viga produzida com CAA. .................................................................................................... 135 Figura 4.16 Desenvolvimento das fissuras na viga confeccionada com CAARFA. . 136 Figura 4.17 Fissurao da viga de CAARFA na ruptura. .......................................... 137 Figura 4.18 Desenvolvimento das fissuras na viga produzida com CREF................ 137 Figura 4.19 Detalhe de fissura na ruptura da viga produzida com o CREF. ............. 138 Figura 4.20 Desenvolvimento das fissuras na viga produzida com CREF-F. ........... 139 Figura 4.21 Fissuras na ruptura da viga produzida com o CREF-F. ......................... 140 Figura 4.22 Desenvolvimento das fissuras na viga produzida com o CC. ................ 140 Figura 4.23 Fissuras na ruptura da viga produzida com o CC................................... 141 Figura 4.24 Medidas dos ngulos das fissuras inclinadas das vigas.......................... 143

xi

Lista de Tabelas

Tabela 2.1 Faixas dos parmetros que asseguram o auto-adensamento do concreto. . 19 Tabela 2.2 - Classificao das adies (EFNARC, 2005, adaptado).............................. 22 Tabela 2.3 Classificao e geometria das fibras de ao (FIGUEIREDO et al., 2008).43 Tabela 2.4 Requisitos especificados pela NBR 15530 (2007) para as fibras de ao (FIGUEIREDO et al., 2008)........................................................................................... 46 Tabela 2.5 Misturas dos concretos (FURLAN JR. & HANAI, 1997)......................... 65 Tabela 2.6 Programa experimental de GRNEWALD e WALRAVEN (2001). ....... 69 Tabela 3.1 Caracterizao dos agregados. ................................................................... 76 Tabela 3.2 Composio granulomtrica dos agregados............................................... 76 Tabela 3.3 Caracterizao do RBMG (CAVALCANTI, 2006). ................................. 80 Tabela 3.4 Propriedades do aditivo superplastificante segundo dados do fabricante.. 81 Tabela 3.5 Propriedades do aditivo plastificante segundo informaes do fabricante.81 Tabela 3.6 Classificao das consistncias dos concretos (ANDOLFATO, 2002)..... 83 Tabela 3.7 Principais diferenas entre as dosagens propostas para o estudo. ............. 84 Tabela 3.8 Dosagem do CAA obtida por CAVALCANTI (2006). ............................. 85 Tabela 3.9 Dosagens dos concretos TESTE-F0 e TESTE-F30. .................................. 86 Tabela 3.10 Ensaio de espalhamento para os concretos TESTE-F0 e TESTE-F30. ... 87 Tabela 3.11 Dosagem do concreto TESTE-F60. ......................................................... 88 Tabela 3.12 Ensaio de espalhamento do concreto TESTE-F60................................... 88 Tabela 3.13 Dosagem do concreto TESTE-F78. ......................................................... 89 Tabela 3.14 Dosagem ajustada do concreto TESTE-F78. ........................................... 91 Tabela 3.15 Volume compactado seco de agregado grado por metro cbico de concreto (RODRIGUES, 1998). ..................................................................................... 93 Tabela 3.16 Dosagens dos concretos de referncia CREF e CREF-F. ........................ 95 Tabela 3.17 Dosagem do concreto convencional. ....................................................... 96 Tabela 3.18 Resumo das dosagens obtidas para os concretos. .................................... 96 Tabela 4.1 Resultados do ensaio de abatimento do tronco de cone........................... 112 Tabela 4.2 Resultados do ensaio de espalhamento dos concretos auto-adensveis... 113 Tabela 4.3 Resultados do teor de ar incorporado do concreto fresco. ....................... 116 Tabela 4.4 Resultados de teor de ar incorporado do CAA com fibras de ao obtidos por MARANGON (2006). ............................................................................................ 117 Tabela 4.5 Resultados de resistncia mdia compresso dos concretos. ................ 119 Tabela 4.6 Resultados do mdulo de elasticidade mdio dos concretos. .................. 121 Tabela 4.7 Valores mdios de mdulo de elasticidade de concreto auto-adensvel com fibras de ao obtidos por MARANGON (2006)........................................................... 122 Tabela 4.8 Resultados de resistncia trao na flexo de prismas de concreto e valores de resistncia trao na flexo obtidos atravs da formulao proposta pelo ACI 544.4R (1988). ...................................................................................................... 124 Tabela 4.9 Nmero experimental de fibras por unidade de rea. .............................. 126

xii

Lista de Abreviaturas

ABCP Associao Brasileira de Cimento Portland

ACI American Concrete Institute

API Adies Predominantemente Inertes

APR Adies Predominantemente Reativas

CAA Concreto Auto-Adensvel

CAARFA Concreto Auto-Adensvel Reforado com Fibras de Ao

CC Concreto convencional

CEB Comit Euro-International du Bton

CREF Concreto de referncia

CREF-F Concreto de referncia com fibras de ao

CRF Concreto Reforado com Fibras

CRFA Concreto Reforado com Fibras de Ao

EFNARC European Federation of Specialist Construction Chemicals and Concrete Systems

EN European Norm

FIP Federation Internationale de la Prcontrainte

NBR Norma Brasileira Registrada

NM Norma MERCOSUL

RBMG Resduo do Beneficiamento do Mrmore e Granito

RILEM Runion Internationale des Laboratoires dEssais et de recherches sur les Matriaux et les constructions

SCC Self-compacting concrete

xiii

SNF Sulfonado de naftaleno-formaldedo

SMF Sulfonado de melamina-formaldedo

UFAL Universidade Federal de Alagoas

ZIT Zona Interfacial de Transio

xiv

Lista de Smbolos

& dtd - Taxa de cisalhamento de um determinado fluido.

0 Tenso mnima necessria para que o concreto comece a fluir, segundo o modelo plstico de Bingham.

a Distncia mdia entre a linha de ruptura na face tracionada do corpo-de-prova do ensaio de flexo e a linha correspondente ao apoio mais prximo.

a/c Relao entre a gua e o cimento da mistura.

Af rea da seo transversal da fibra.

As rea de ao da armadura de trao.

as Vo de atuao do esforo cortante.

b Largura da seo transversal.

bb Largura mdia do corpo-de-prova, na seo de ruptura, no ensaio de flexo.

BSJ

Blocking step quantificao do efeito de bloqueio causado pelo Anel-J no concreto auto-adensvel. Obtido atravs da diferena entre a mdia de quatro medidas da altura do concreto, externas ao Anel-J, e da altura do concreto no centro do Anel-J.

C Resultante de compresso do diagrama retangularizado.

Ca Consumo de gua.

Cb Consumo de brita.

Ccim Consumo de cimento.

Cm Consumo de areia.

d Altura til.

d/a Relao entre a altura ltil e o vo de atuao do esforo cortante.

d1 Medida do maior dimetro do concreto auto-adensvel espraiado, em sua extenso final, no ensaio de espalhamento.

xv

d2 Medida do dimetro do concreto auto-adensvel espraiado, em sua extenso final, no ensaio de espalhamento, perpendicular d1.

db Altura mdia do corpo-de-prova, na seo de ruptura, no ensaio de flexo.

Df Dimetro final de extenso do concreto auto-adensvel no ensaio de espalhamento, obtido atravs da mdia entre d1 e d2.

df Dimetro equivalente da fibra.

Dmx Dimenso mxima caracterstica.

e distncia entre a faixa mais comprimida da seo transversal e o topo do bloco de tenso de trao do concreto fibroso.

Ec Mdulo de elasticidade do concreto.

Es Mdulo de elasticidade do ao.

F Carga concentrada aplicada.

Fbe Eficincia de aderncia da fibra (depende das caractersticas da fibra).

fc Resistncia do concreto compresso.

fc,ef Resistncia efetiva do concreto compresso (ruptura do corpo-de-prova aps determinao do mdulo de elasticidade).

fck Resistncia caracterstica do concreto compresso.

fct Resistncia do concreto trao.

fct,u Resistncia trao na flexo ltima do compsito, segundo formulao proposta pelo ACI 544.4R (1998).

fctM Resistncia trao na flexo.

fr Mdulo de ruptura flexo da matriz de concreto, segundo formulao proposta pelo ACI 544.4R (1998).

Fsf Fator de fibra.

ft/fc Relao entre a resistncia trao e resistncia compresso do concreto.

ft Resistncia trao indireta do concreto com fibras de ao.

Fu Carga ltima.

xvi

fy Tenso de escoamento do ao.

h Altura do elemento.

H1 Altura do concreto auto-adensvel remanescente no trecho vertical da Caixa-L.

H2 Altura atingida pelo concreto auto-adensvel no final do trecho horizontal da Caixa-L.

l Distncia entre cutelos de suporte no ensaio de flexo.

l/d Relao entre o dimetro e o comprimento da fibra que expressa o fator de forma da fibra.

lc Comprimento Crtico da fibra.

lf Comprimento da fibra.

M1 Massa de brita contida na amostra de concreto auto-adensvel retirada da entrada do Tubo-U.

M2 Massa de brita contida na amostra de concreto auto-adensvel, retirada em um dos trechos preestabelecidos do Tubo-U, que proporcione a menor relao de segregao.

Mc Massa unitria compactada do agregado grado.

MF Mdulo de finura.

MI Massa de brita contida na amostra de concreto auto-adensvel retirada da porta 3 (inferior) da Coluna de Rooney.

MS Massa de brita contida na amostra de concreto auto-adensvel retirada da porta 1 (superior) da Coluna de Rooney.

N Nmero de fibras por unidade de rea.

p Carga mxima aplicada no ensaio de flexo dos prismas.

P Carga mxima aplicada no ensaio de flexo das vigas.

plc/c Relao entre a frao slida do aditivo plastificante e o cimento.

R1 Altura do concreto auto-adensvel remanescente no compartimento da esquerda, no ensaio da Caixa-U.

R2 Altura atingida pelo concreto auto-adensvel no compartimento da direita, no ensaio da Caixa-U.

xvii

RB Relao de bloqueio do concreto auto-adensvel, obtida atravs da relao H2/H1, no ensaio da Caixa-L.

Rcc Resultante dos esforos de compresso atuantes na regio comprimida da seo.

Rcd Resultante de compresso no banzo superior.

Rcwd Compresso nas bielas de concreto.

RS Relao de segregao do concreto auto-adensvel obtida atravs da relao M1/M2, no ensaio do Tubo-U.

Rsd Resultante de trao no banzo inferior.

Rsdn Fora nodal no banzo inferior.

Rst Resultante dos esforos de trao absorvidos pela armadura longitudinal.

Rswd Trao nos estribos.

s Espaamento entre estribos.

spc/c Relao entre a frao slida do aditivo superplastificante e o

cimento.

T50 Tempo necessrio para que o concreto auto-adensvel em fluxo no ensaio de espalhamento, atinja o dimetro de 50 cm.

Tf Resultante de trao do bloco de tenso do concreto fibroso.

TL20 Tempo necessrio para que o concreto auto-adensvel atinja a marca de 20 cm no trecho horizontal da Caixa-L.

TL40 Tempo necessrio para que o concreto auto-adensvel atinja a marca de 40 cm no trecho horizontal da Caixa-L.

TO Tempo de fluxo do concreto auto-adensvel no ensaio Orimet.

Ts Resultante de trao resistida pelas barras de ao.

TV Tempo de fluxo do concreto auto-adensvel no ensaio do Funil-V.

TV, 5min Tempo de fluxo do concreto auto-adensvel no ensaio do Funil-V, aps perodo de repouso do concreto por 5 minutos no interior do funil.

u Altura do bloco de tenses retangularizado.

xviii

Va Parcela do cortante que se direciona diretamente para os apoios pelo arqueamento de Rcc.

Vac Fora cortante que atravessa a zona de compresso.

Vc Parcela do esforo cortante resistida pelo concreto.

Vcf Fora cortante atribuda ao concreto com fibras.

Vcomp Volume compactado seco de agregado grado por metro cbico de concreto.

Vd Fora cortante solicitante.

Ve Esforo cortante absorvido pelo engrenamento dos agregados do concreto ao longo das fissuras.

Vf Frao volumtrica de fibras no compsito.

Vm Frao volumtrica de areia.

Vmat Frao volumtrica da matriz do compsito.

Vr Esforo cortante absorvido pelo efeito de rebite da armadura de flexo.

Vsf Componente perpendicular do arrancamento das fibras ao longo da fissura inclinada.

Vsw Esforo cortante absorvido pela armadura transversal.

w Abertura de uma fissura.

x Posio da linha neutra da seo.

xI, xII e xIII Posio da linha neutra nos Estdios I, II e III, respectivamente.

z Brao de alavanca interno entre as resultantes Rcd e Rsd.

a Deformao especfica mdia dos corpos-de-prova sob a tenso bsica (a = 0,5 MPa).

b Deformao especfica mdia dos corpos-de-prova sob a tenso maior (b).

cc Deformao especfica de encurtamento do concreto.

f deformao especfica da fibra de ao devida tenso desenvolvida no arrancamento.

xix

s Deformao especfica de alongamento do ao.

y Deformao especfica do ao no escoamento.

yd Deformao especfica de clculo de escoamento do ao.

p Viscosidade plstica do concreto.

a Densidade da gua.

b Densidade da brita.

c Densidade do cimento.

m Densidade da areia.

a Tenso bsica das etapas de carregamento do corpo-de-prova para determinao do mdulo de elasticidade, conforme Metodologia A da NBR 8522 (2008), igual a 0,5 MPa.

b Tenso maior das etapas de carregamento do corpo-de-prova para determinao do mdulo de elasticidade, conforme Metodologia A da NBR 8522 (2008), corresponde a 0,3.fc.

cc Tenso de compresso no concreto.

ct Tenso de trao no concreto.

f Tenso de trao na fibra de ao desenvolvida no arrancamento.

I e II Tenses principais.

s Tenso de trao no ao.

t Parcela da trao resistida pelo concreto com fibras de ao.

x, y e Componentes, em relao aos eixos x-y, das tenses principais I e II.

xx

Sumrio

Agradecimentos ........................................................................................... v Resumo ........................................................................................................vi Abstract ......................................................................................................vii Lista de Figuras ........................................................................................viii Lista de Tabelas..........................................................................................xi Lista de Abreviaturas ...............................................................................xii Lista de Smbolos......................................................................................xiv Captulo 1 ..................................................................................................... 1 1. Introduo............................................................................................. 1

1.1. RELEVNCIA DO TEMA ..................................................................... 3 1.2. OBJETIVOS........................................................................................ 4 1.3. ESTRUTURA DA DISSERTAO .......................................................... 5

Captulo 2 ..................................................................................................... 6 2. Reviso Bibliogrfica ........................................................................... 6

2.1. INTRODUO .................................................................................... 6 2.2. CONCRETO AUTO-ADENSVEL.......................................................... 6

2.2.1. Propriedades no estado fresco ................................................................. 8 2.2.2. Ensaios de auto-adensabilidade ............................................................. 12 2.2.3. Materiais................................................................................................. 20 2.2.4. Propriedades no estado endurecido ....................................................... 23

2.3. FLEXO E FORA CORTANTE EM VIGAS DE CONCRETO ARMADO..... 26 2.3.1. Arranjo das armaduras........................................................................... 30 2.3.2. Modelo de Trelia................................................................................... 31 2.3.3. Modos de ruptura.................................................................................... 34

2.4. CONCRETO REFORADO COM FIBRAS DE AO ................................. 40 2.4.1. Breve histrico........................................................................................ 40 2.4.2. Fibras de ao .......................................................................................... 41 2.4.3. Fator de forma da fibra .......................................................................... 44 2.4.4. Caractersticas e comportamento do CRFA........................................... 46

2.5. VIGAS DE CONCRETO REFORADO COM FIBRAS DE AO.................. 51 2.5.1. Ensaio de flexo...................................................................................... 54

2.6. VIGAS DE CONCRETO ARMADO REFORADO COM FIBRAS DE AO ... 57 2.7. CONCRETO AUTO-ADENSVEL REFORADO COM FIBRAS DE AO ... 67

xxi

Captulo 3 ................................................................................................... 75 3. Programa experimental ..................................................................... 75

3.1. INTRODUO .................................................................................. 75 3.2. MATERIAIS ..................................................................................... 75

3.2.1. Cimento................................................................................................... 75 3.2.2. Agregados ............................................................................................... 75 3.2.3. Resduo do beneficiamento do mrmore e granito (RBMG) .................. 77 3.2.4. Aditivos ................................................................................................... 80 3.2.5. gua ........................................................................................................ 82 3.2.6. Ao para concreto armado ..................................................................... 82 3.2.7. Fibras de ao .......................................................................................... 82

3.3. PRODUO DOS CONCRETOS........................................................... 82 3.3.1. Definio da dosagem de fibras para o CAARFA................................ 84 3.3.2. Definio das demais dosagens.............................................................. 92

3.4. ENSAIOS NO ESTADO FRESCO .......................................................... 96 3.4.1. Abatimento do tronco de cone ................................................................ 97 3.4.2. Ensaio de espalhamento (slump-flow test) ............................................. 97 3.4.3. Teste de auto-adensabilidade ................................................................. 98 3.4.4. Teor de ar incorporado........................................................................... 98

3.5. MOLDAGEM DOS CORPOS-DE-PROVA ............................................ 100 3.5.1. Moldagem com concretos auto-adensveis .......................................... 101 3.5.2. Moldagem com concretos adensados por vibrao ............................. 102

3.6. CURA DOS CORPOS-DE-PROVA ...................................................... 103 3.7. ENSAIOS NO ESTADO ENDURECIDO ............................................... 104

3.7.1. Resistncia compresso ..................................................................... 104 3.7.2. Mdulo de elasticidade......................................................................... 104 3.7.3. Resistncia trao na flexo .............................................................. 106 3.7.4. Flexo a quatro pontos de vigas de concreto armado.......................... 108

Captulo 4 ................................................................................................. 112 4. Resultados e discusses .................................................................... 112

4.1. INTRODUO ................................................................................ 112 4.2. ESTADO FRESCO ........................................................................... 112

4.2.1. Abatimento do tronco de cone .............................................................. 112 4.2.2. Espalhamento (slump-flow) .................................................................. 113 4.2.3. Teste de auto-adensabilidade ............................................................... 115 4.2.4. Teor de ar incorporado......................................................................... 116

4.3. ESTADO ENDURECIDO................................................................... 118 4.3.1. Resistncia compresso ..................................................................... 118 4.3.2. Mdulo de elasticidade......................................................................... 120 4.3.3. Resistncia trao na flexo .............................................................. 122 4.3.4. Flexo a quatro pontos de vigas de concreto armado.......................... 128

Captulo 5 ................................................................................................. 144

xxii

5. Concluses......................................................................................... 144 5.1. CONCLUSES................................................................................ 144 5.2. SUGESTES PARA TRABALHOS FUTUROS...................................... 146

Referncias bibliogrficas ...................................................................... 147

1

Captulo 1

1. Introduo

O concreto auto-adensvel (CAA) caracterizado pela sua elevada fluidez e

viscosidade moderada, sendo capaz de se mover no interior das frmas, preenchendo-as

de modo uniforme, somente pela ao de seu peso prprio. Entre outras vantagens, a

utilizao do CAA proporciona economia pela ausncia de vibrao e reduo do

nmero de operrios necessrios na concretagem, alm de melhoria das condies no

ambiente de trabalho pela eliminao de rudos provocados pelos equipamentos de

adensamento mecnico. indicada a aplicao do CAA em concretagens de peas com

formas complexas e/ou com elevada densidade de armadura. Alm de garantir a

expulso de vazios da mistura fresca sem a necessidade de vibrao, o CAA deve

apresentar resistncia segregao e exsudao. Tais caractersticas no estado fresco

so obtidas pela utilizao de aditivo superplastificante de ltima gerao e pela adio

mistura de uma grande quantidade de finos* e/ou o uso de aditivos modificadores de

viscosidade (GOMES, 2002).

No estado endurecido, considerando-se o mesmo fator gua/cimento, o CAA

atinge resistncias mecnicas sensivelmente superiores ao concreto convencional,

porm, no apresentam diferena significativa entre os valores de mdulo de

elasticidade (PERSSON, 2001; BARROS, 2006; GRAM & PIIPARINEN, 1999).

Apesar de algumas controvrsias, alguns trabalhos indicam que pela elevada quantidade

de finos presentes na mistura do CAA, sua retrao pode ser maior do que aquela

apresentada pelo concreto convencional (ROZIRE et al., 2007; GRAM &

PIIPARINEN, 1999).

* Denominam-se finos as partculas de tamanho inferior a 0,125 mm. Os finos so compostos por cimento, adies e parcela dos agregados inferior a 0,125 mm.

2

Por outro lado, o uso de finos no CAA tem proporcionado melhoras na estrutura

interna do material, trazendo vantagens no que se refere s propriedades de durabilidade

do concreto (BARROS, 2008; BOEL et al., 2003; PETERSSON et al., 1996a; ZHU &

BARTOS, 2003).

Do ponto de vista mecnico, como se sabe, pela natureza de sua estrutura, o

concreto, seja convencional, ou auto-adensvel, em comparao ao seu comportamento

quando submetido compresso, apresenta um desempenho consideravelmente inferior

quando solicitado trao. Tal fato tem motivado a busca constante por novos materiais

que faam frente s exigncias cada vez maiores dos projetos estruturais. Vrias

pesquisas procuram otimizar as propriedades do concreto, juntamente com o

desenvolvimento de novos componentes e adies, de modo a se obter o melhor

desempenho possvel do material, suprindo deficincias de natureza constitutiva e/ou

aperfeioando peculiaridades positivas deste.

Uma alternativa para a melhoria das caractersticas fsicas e mecnicas do

concreto pode ser a adoo de um material compsito, seja pela utilizao de barras de

ao, de uso bastante comum na prtica da engenharia civil, seja pela incorporao de

fibras distribudas aleatoriamente na massa de concreto, ou ainda, pela unio das duas

possibilidades, cujo uso mais restrito e menos difundido.

Segundo KIM e MAI (1998), nos materiais compsitos com fibras, a matriz e as

fibras mantm suas identidades fsicas e qumicas originais, alm disso, juntas elas

produzem uma combinao de propriedades mecnicas que no pode ser alcanada com

cada um dos constituintes atuando sozinho, devido presena de uma interface entre

esses dois constituintes.

Sendo assim, conhecendo-se os benefcios tcnicos e econmicos do CAA, a

adio de fibras de ao pode melhorar significativamente suas propriedades no estado

endurecido, principalmente frente aqueles esforos que induzem tenses de trao,

como no caso da solicitao sofrida pelo concreto em vigas submetidas flexo e

cisalhamento. Portanto, se o uso do CAA traz inmeras vantagens, a adio das fibras

de ao no mesmo, proporcionar novas vantagens e possibilidades de aplicao, fazendo

com que tal material seja mais eficiente, tanto no estado fresco, quanto no estado

endurecido.

3

1.1. Relevncia do tema Em geral, as vigas de concreto armado esto submetidas, simultaneamente,

esforos de flexo e cisalhamento, onde a preocupao com tais solicitaes evidente

na prtica do dimensionamento estrutural.

As armaduras convencionais em barras, fios ou cabos, so colocadas em locais

apropriadamente escolhidos nas peas estruturais, principalmente nas regies

tracionadas, e so detalhadas de forma contnua e linear nas peas de concreto (SOUZA

& RIPPER, 1998). Alm disso, a quantificao das armaduras est relacionada, dentre

outros parmetros, com as propriedades mecnicas do concreto, como as resistncias

compresso e trao. BORGES (2002) cita que a resistncia trao do concreto

influencia diretamente o processo de fissurao, alm disso, de acordo com o CEB-FIP

(1993), a resistncia trao do concreto tambm est relacionada, dentre outros

aspectos, contribuio do material a esforos de cisalhamento.

A introduo de fibras de ao no concreto promove dois importantes efeitos:

primeiro, contribui para o reforo do compsito quando submetido a todo tipo de

carregamento que induz tenso de trao, e segundo, as fibras melhoram a ductilidade e

a tenacidade do material (JOHNSTON1 apud GAVA et al., 2004).

So vrios os estudos sobre concreto armado reforado com fibras de ao, os

quais avaliam, principalmente, o comportamento das armaduras longitudinais e

transversais de vigas submetidas flexo.

Resultados tm mostrado que as fibras de ao podem atuar, simultaneamente,

com as armaduras longitudinais no combate aos esforos de trao em vigas de concreto

armado submetidas flexo, onde, a possibilidade de substituio de parte da armadura

principal de trao, pela utilizao de concreto com fibras de ao, j tem sido

comprovada em pesquisas (LOPES, 2005).

Ainda assim, a influncia das fibras de ao na resistncia do concreto ao esforo

cortante tem sido pesquisada com menor freqncia. Segundo FURLAN JR. e HANAI

(1997), os estudos desenvolvidos nesta direo so baseados na avaliao do aumento

da resistncia ao esforo cortante, estimativa da influncia das fibras na transferncia de

1 JOHNSTON, C. D. Fibre-reinforced cement and concrete. In: MALHOTRA, V. M. Advances In Concrete Technology Second Edition. Ottawa, Canada. CANMET, 1994.

4

foras transversais e possibilidade da substituio dos estribos por fibras de ao, entre

outros.

Com relao ao CAA, so bem divulgadas suas vantagens na diminuio da

energia gasta nas etapas de lanamento e adensamento do concreto. No entanto, esse

material com adio de elevada quantidade de finos, geralmente, apresenta uma

estrutura mais densa, podendo ser melhoraradas suas propriedades e seu comportamento

mecnico, fato que pouco se estuda ou se analisa, tendo em vista a principal ao do

CAA no estado fresco, que preencher todo espao vazio da frma sem uso de

vibradores. Se essa estrutura mais densa do CAA diminui a presena de vazios a ponto

de proporcionar uma melhor aderncia entre o concreto e o ao (FILHO, 2006;

HOSSAIN & LACHEMI, 2008), isso pode ser vantajoso e apresentar melhores

resultados no comportamento mecnico dos elementos, em comparao queles dos

concretos convencionais. Alm disso, se ao CAA so introduzidas fibras de ao no

intuito de diminuir o aparecimento de fissuras e aumentar a resistncia aos esforos de

trao, esse material pode proporcionar uma maior vida til e/ou apresentar um melhor

comportamento, frente aos elementos confeccionados apenas com concretos

convencionais.

1.2. Objetivos O objetivo principal do trabalho avaliar o comportamento de vigas de concreto

auto-adensvel armado, com e sem o reforo de fibras de ao, submetidas s

solicitaes normais e tangenciais, at o estado limite ltimo de esgotamento da

capacidade resistente, e compar-las com o comportamento de vigas de concreto

armado convencional.

Para o alcance do objetivo principal do trabalho, so necessrias algumas etapas

especficas, como:

Produzir concreto auto-adensvel com fibras de ao, verificando a influncia das mesmas nas propriedades de auto-adensabilidade do CAA;

Observar a influncia das fibras de ao no estado endurecido, atravs das propriedades mecnicas de compresso e mdulo de elasticidade do CAA;

Comparao dos resultados entre CAA reforado com fibras, CAA sem fibras e concretos convencionais vibrados em vigas submetidas a flexo.

5

1.3. Estrutura da dissertao A presente dissertao est dividida em cinco captulos, os quais sero

brevemente descritos a seguir. O captulo 1 apresenta uma breve introduo, abordando

a relevncia do tema, objetivos do trabalho e a estrutura da dissertao.

No captulo 2 est concentrada a reviso bibliogrfica, desenvolvida para

aprofundar a base terica necessria nos estudos realizados em laboratrio. So tratados

nesse captulo os aspectos relativos aos concretos auto-adensveis, atuao da flexo e

fora cortante em vigas de concreto armado, caractersticas do concreto reforado com

fibras de ao, comportamento de vigas de concreto com adio de fibras de ao e de

vigas de concreto armado reforado com fibras de ao, e por fim, resultados de estudos

desenvolvidos e caractersticas do concreto auto-adensvel reforado com fibras de ao.

O programa experimental do estudo apresentado no captulo 3, onde so

abordados, para os concretos analisados, os materiais e metodologias utilizadas na

execuo dos ensaios de laboratrio, nos estados fresco e endurecido.

No captulo 4, os resultados obtidos nos ensaios de laboratrio so apresentados

e discutidos.

As concluses obtidas com o desenvolvimento da pesquisa so apresentadas no

captulo 5, onde, tambm, so sugeridos temas para trabalhos futuros.

Apresenta-se ainda uma lista com as referncias bibliogrficas utilizadas, e, por

fim, apndice com o desenvolvimento dos clculos das capacidades resistentes das

vigas, de acordo com formulaes propostas em normas tcnicas de estruturas de

concreto.

6

Captulo 2

2. Reviso Bibliogrfica

2.1. Introduo Neste captulo sero abordados tpicos necessrios obteno da base terica

para realizao do estudo. No incio, trata-se sobre o concreto auto-adensvel (CAA),

seu surgimento e desenvolvimento, suas propriedades no estado fresco, ensaios

especficos para a sua avaliao, materiais empregados na sua produo e seu

comportamento no estado endurecido. Na seqncia, so apresentados aspectos

relativos ao comportamento de vigas de concreto armado submetidas flexo e esforo

cortante e seus respectivos modos de runa. Em relao ao concreto reforado com

fibras de ao (CRFA), so abordados pontos referentes s suas caractersticas e

comportamento. Em seguida, tratam-se dos comportamentos de vigas de CRFA na

flexo e de vigas de concreto armado reforado com fibras de ao. Por fim, so

apresentados aspectos peculiares do CAA com fibras de ao e resultados de alguns

estudos desenvolvidos nessa direo.

2.2. Concreto auto-adensvel O concreto auto-adensvel (CAA), inicialmente desenvolvido no Japo pelo

Professor Hajime Okamura na dcada de 80, surgiu da necessidade de se obter

estruturas mais durveis, com economia e menor tempo de execuo, tendo em vista a

proporo otimizada dos componentes da mistura e a ausncia da necessidade do

adensamento mecnica do concreto.

OKAMURA e OUCHI (2003) evidenciam que, por vrios anos, desde 1983, o

problema de durabilidade de estruturas de concreto foi o principal tpico de interesse no

Japo. A concepo de estruturas durveis exigia compactao adequada por operrios

especializados. Porm, a reduo gradual no nmero deste tipo de funcionrio na

7

indstria da construo japonesa acarretou numa diminuio equivalente na qualidade

dos servios de construo. Ainda assim, a falta desses operrios no foi a nica causa

dos problemas de durabilidade. A baixa trabalhabilidade dos concretos utilizados na

poca, tambm dificultava o adensamento dos mesmos em elementos estruturais com

formas complexas e com alta taxa de armaduras (BILLBERG, 1999). Uma soluo para

a obteno de estruturas de concreto durveis, independente da qualidade do servio de

construo, o emprego do concreto auto-adensvel, o qual pode ser compactado em

toda a frma, puramente por meios de seu peso prprio e sem a necessidade de

vibrao. Na Figura 2.1 apresentado um fluxograma esquemtico da obteno de

estruturas duravis, antes dependente da especializao dos operrios em vibrao do

concreto, e que com a reduo desses operrios e o surgimento do novo tipo de

concreto, a qualidade das estruturas passa a ser obtida a partir da utilizao do CAA.

Figura 2.1 Obteno de estruturas durveis a partir da utilizao do CAA

(Fonte: OKAMURA & OUCHI, 2003, adaptado).

Segundo SHINDOH e MATSUOKA (2003), o CAA definido como um

concreto com excelente deformabilidade, alta resistncia segregao e que permite ser

lanado em frmas com altas taxas de armadura e preench-las sem a necessidade de

vibrao, deformando-se por meio de seu peso prprio sem a separao de nenhum dos

materiais componentes da mistura.

O surgimento do CAA nos anos 80 teve um forte impacto nos engenheiros

especialistas em tecnologia do concreto da poca. A partir de estudos e do uso do

prottipo do CAA, varias pesquisas, projetos e publicaes foram desenvolvidos no

Japo, e algumas aplicaes de CAA in loco foram realizadas (OKAMURA & OUCHI,

1999). O novo tipo de concreto desenvolveu-se intensiva e rapidamente at se tornar um

importante item para as construes (SHINDOH & MATSUOKA, 2003). No demorou

8

muito, e em meados dos anos 90 o CAA surge na Europa, mais precisamente na Sucia

(BILLBERG, 1999), e a partir da, sendo to logo aceito no mercado internacional

(GOMES, 2002).

Atualmente, o interesse por tal concreto especial tem crescido em todo o mundo,

se destacando pelos inmeros trabalhos publicados em congressos, simpsios,

seminrios que tratam especialmente do CAA e eventos relacionados tecnologia do

concreto, alm das vrias aplicaes que so justificadas por vantagens bastante

atrativas para as construtoras. Na Amrica do Sul, especificamente no Brasil, as

pesquisas vm crescendo a cada dia e a aplicao do CAA aumentando a cada ano. So

muitas as publicaes de revistas tcnicas na rea de construo civil que apresentam

vrias aplicaes de CAA em diferentes situaes, onde se destacam o custo, a

diminuio do tempo de concretagem, a qualidade do concreto e o melhor acabamento,

em comparao com o concreto vibrado.

Segundo OUCHI (1999), as principais razes para o emprego do CAA podem

ser listadas como segue:

menor tempo de construo; adensamento assegurado nas estruturas: especialmente nas zonas

confinadas, onde a compactao mecnica dificultada;

eliminao dos rudos devidos ao adensamento mecnico: especialmente em fbricas de produtos de concreto (pr-moldados).

Porm, de acordo com LISBA (2004), o CAA apresenta algumas desvantagens,

entretanto, possveis de serem contornadas: no fcil de ser obtido, precisando de mo

de obra especializada para sua confeco, controle tecnolgico e aplicao; necessita de

cuidados especiais com o transporte, para evitar a segregao; e apresenta menor tempo

disponvel para aplicao em relao ao concreto convencional.

2.2.1. Propriedades no estado fresco O adequado comportamento do CAA exige misturas com elevada fluidez e

moderada viscosidade e coeso entre os componentes, a fim de garantir um fluxo

contnuo e uniforme de toda mistura, preenchendo toda a frma sem exibir segregao e

sem que se produza bloqueio entre as armaduras ou ao passar por algum obstculo.

9

Essas caractersticas definem as principais propriedades que o CAA no estado fresco

deve atender.

Atravs da reunio das experincias de diversos autores em estudos

desenvolvidos sobre CAA, desde o incio de seu desenvolvimento, a European

Federation of Specialist Construction Chemicals and Concrete Systems EFNARC,

entidade europia com sede no Reino Unido, a qual apresenta documento com

recomendaes para a produo, controle tecnolgico e utilizao do CAA, especifica

que para um concreto ser considerado auto-adensvel, este deve apresentar trs

propriedades fundamentais: fluidez ou capacidade de preenchimento, coeso ou

habilidade de passar por obstculos e resistncia segregao (EFNARC, 2005).

conveniente fazer distines tericas entre capacidade de preenchimento,

habilidade de passagem e resistncia segregao. Na prtica, estas trs propriedades

esto inter-relacionadas. As respostas dos mtodos de ensaio para uma propriedade so

bastante afetadas pelas outras propriedades do concreto que est sendo testado. A

tendncia de segregao do concreto, por exemplo, pode prejudicar a eficincia de um

ensaio para a medio da probabilidade de bloqueio da mistura. A segregao e a baixa

capacidade de passagem, agindo independentemente, ou uma combinao das duas,

podem causar o bloqueio do concreto (TESTING-SCC, 2005).

A capacidade de preenchimento est diretamente ligada habilidade de

passagem (FILHO, 2006). Segundo TUTIKIAN (2004), fluidez a propriedade que

caracteriza a capacidade do concreto auto-adensvel de fluir dentro da frma e

preencher todos os espaos, somente pelo efeito de seu peso prprio. Os mecanismos

que governam esta propriedade so a alta fluidez e a coeso da mistura (GOMES,

2002).

Habilidade passante a propriedade que caracteriza a capacidade do CAA de

escoar pela frma, passando por entre obstculos, como: armaduras, aberturas e sees

estreitas, sem obstruo do fluxo ou segregao (TUTIKIAN, 2004; GOMES, 2002). Os

mecanismos que governam esta propriedade so a viscosidade moderada da pasta e da

argamassa, e as caractersticas dos agregados, principalmente, a dimenso mxima

caracterstica do agregado grado (GOMES, 2002). Qualquer mudana no trajeto de

fluidez das partculas de agregado, atravs ou em torno de um obstculo (reduo da

seo ou armaduras), pode resultar na formao de um arco estvel destas partculas,

10

bloqueando a fluidez do restante do concreto. O arqueamento desenvolve-se mais

facilmente quando: o tamanho dos agregados relativamente grande s dimenses da

abertura; alta a quantidade de agregado grado; e a forma das partculas afasta-se da

esfrica. tambm provvel que o atrito entre o concreto fluindo e a superfcie dos

obstculos influenciar no comportamento de bloqueio e na formao do arco de

agregados (TESTING-SCC, 2005). A Figura 2.2 apresenta o mecanismo de bloqueio do

agregado grado atravs de uma modelo ilustrativo bidimensional.

Figura 2.2 Mecanismo de bloqueio do agregado grado

(Fonte: TAKADA & TANGTERMSIRIKUL, 2000, adaptado).

De acordo com GOMES (2002), a estabilidade ou resistncia segregao a

propriedade que caracteriza a capacidade do CAA de evitar a segregao de seus

componentes, como o agregado grado. Tal propriedade melhora a uniformidade da

mistura durante o transporte, lanamento e consolidao. O mecanismo que governa

esta propriedade a viscosidade e a coeso da mistura.

Comportamento reolgico Os estudos realizados por OZAWA et al. (1990) confirmam que a capacidade de

auto-adensabilidade do CAA regida de forma simultnea pela deformabilidade e

resistncia segregao. A deformabilidade depende, essencialmente, de uma tenso

mnima necessria para que o concreto flua, o qual se caracteriza por uma tenso

cortante limite (0), e de uma moderada viscosidade, que impede o contato entre os agregados evitando o bloqueio, caracterizada pela viscosidade plstica (p). A

resistncia segregao que representa a estabilidade da mistura, depende da moderada

viscosidade plstica. Tais caractersticas descrevem o comportamento reolgico dos

concretos frescos (convencionais e auto-adensveis) que correspondem, em primeira

aproximao, ao modelo plstico de Bingham (TATTERSALL & BANFILL, 1983).

11

Para definir o comportamento reolgico de um fluido se recorre a um diagrama

denominado curva de fluxo (ZERBINO et al., 2006). A curva de fluidez descreve a

relao entre a tenso de cisalhamento () e a taxa de cisalhamento ( &=dtd ) de um determinado fluido. Na Figura 2.3 apresentada a curva de fluxo que descreve o

comportamento do material no modelo de Bingham.

Figura 2.3 Curva de fluxo do modelo de Bingham.

De acordo com o modelo de Bingham, a tenso de cisalhamento mnima, que

caracteriza a tenso a partir da qual o concreto comea a fluir, e a viscosidade plstica

(p), que caracteriza a viscosidade e a coeso da mistura, so relacionadas conforme

Equao 2.1 (TATTERSALL & BANFILL, 1983; GOMES, 2002; REINHARDT &

WSTHOLZ, 2006).

&+= p0 2.1

Segundo ZERBINO et al. (2006), o CAA possui tenso limite 0 quase nula e uma viscosidade suficiente para garantir o transporte, preenchimento e adensamento do

concreto sem que ocorra segregao. GOMES (2002) cita que os parmetros reolgicos

do CAA diferem daqueles do concreto convencional: a tenso de escoamento muito

menor e a viscosidade plstica muito maior.

OKAMURA e OUCHI (2003) observam que a alta viscosidade da pasta reduz a

freqncia de coliso entre as partculas de agregado grado, reduzindo,

conseqentemente, aumentos localizados da tenso interna quando o CAA estiver

fluindo, principalmente prximo obstculos, conforme esquematizado na Figura 2.4.

12

Alguns estudos tm verificado que a energia necessria para o concreto fluir

consumida pelo aumento da tenso interna, resultando no bloqueio do agregado.

Figura 2.4 Mecanismo para obteno da auto-adensabilidade

(Fonte: OKAMURA & OUCHI, 2003, adaptado).

2.2.2. Ensaios de auto-adensabilidade A estabilidade ou resistncia segregao, a capacidade de fluir entre obstculos

sem sofrer bloqueio, e a capacidade de preencher frmas, so consideradas propriedades

do CAA no estado fresco. Essas propriedades so verificadas atravs de ensaios

especficos. Tais ensaios no se aplicam ao concreto convencional, pois o mesmo no

apresenta as mesmas caractersticas do CAA no estado fresco (LISBA, 2004).

Apesar dos estudos reolgicos permitirem compreender o comportamento do

CAA, favorecendo uma dosagem racional desse concreto especial, os valores da tenso

de corte 0 e da viscosidade plstica p so determinados atravs de equipamentos, como

os remetros e os viscosmetros, que possuem custo bastante elevado, tornando-os peas

praticamente exclusivas alguns poucos laboratrios de pesquisa. Devido a isso, os

mtodos de ensaio desenvolvidos para o CAA no estado fresco, alm da fcil execuo,

utilizam, na sua grande maioria, equipamentos simples e de custo relativamente baixo,

que procuram descrever o comportamento do CAA nas diversas situaes prticas que

geralmente so impostas ao concreto, quando da sua aplicao.

Na literatura diversos mtodos de ensaios e procedimentos so propostos para

avaliao das propriedades do CAA, alguns j so normatizados e usados no local de

13

aplicao do concreto. Outros foram confeccionados durante as pesquisas para

avaliao do CAA, por vrios autores, e propostos posteriormente como ensaios.

Tendo em vista a fcil execuo e pelo fato da dosagem usada nesta pesquisa j

ter sido submetida, em estudos anteriores, a diversos testes que comprovaram as

propriedades auto-adensveis da mistura (CAVALCANTI, 2006), neste trabalho,

apenas o ensaio de espalhamento e o teste de auto-adensabilidade sero utilizados para

avaliar o comportamento do CAA no estado fresco. Sendo assim, esses testes recebero

uma maior abordagem, os demais ensaios sero citados como forma de observar as

caractersticas do CAA que cada um se prope a avaliar. Os ensaios mais comumente

usados e citados na literatura sero mostrados a seguir.

Ensaio de espalhamento (slump-flow test) Padronizado no Japo (JSCE-F503, 1990), o teste de espalhamento consiste em

preencher o cone de Abrams com concreto, sem compactao mecnica, em seguida

levant-lo, lentamente, deixando o concreto se estender em forma aproximadamente

circular. A mdia de duas medidas perpendiculares (d1 e d2) do concreto espraiado

resulta no valor do parmetro de extenso final do fluxo (Df). O tempo medido em

segundos, para o concreto alcanar um dimetro de 50 cm, chamado de T50. O ensaio

usado para verificar a capacidade de preenchimento do CAA e est diretamente

relacionado com a sua fluidez para baixos nveis de tenso. o ensaio mais utilizado em

laboratrio e no local da construo pela sua facilidade de execuo, rapidez e por usar

o cone de Abrams, que j um equipamento bastante utilizado em concretos

convencionais. Na Figura 2.5 apresenta-se a ilustrao do ensaio.

14

Figura 2.5 Ensaio de espalhamento (dimenses em mm).

Teste de auto-adensabilidade (Self-compactability test) Em estruturas de concreto moldadas com CAA, o grau de compactao do

concreto da estrutura depende principalmente da auto-adensabilidade desse, onde no

caso de um material com auto-adensabilidade insuficiente, o adensamento no pode ser

compensado por mtodos construtivos convencionais (OUCHI, 1999). Assim, a auto-

compactabilidade do concreto pode ser verificada em todo o volume de CAA,

imediatamente antes do seu lanamento na frma. Apesar dos mtodos de ensaio

convencionais para CAA exigirem amostras, seria extremamente trabalhoso se tais

ensaios de aceitao de auto-adensabilidade fossem executados em todo o volume de

CAA. Um teste de aceitao adequado para auto-adensabilidade do concreto foi

desenvolvido por OUCHI, em OZAWA e OUCHI (1999), onde, no canteiro de obras,

um aparato instalado entre o caminho betoneira e a bomba, fazendo com que todo o

concreto que saia do caminho seja avaliado antes do bombeamento, conforme Figura

2.6. Se o concreto fluir atravs do aparato, esse considerado auto-adensvel para a

estrutura. Se ocorrer o bloqueio do concreto no equipamento do teste, o concreto

considerado como tendo auto-adensabilidade insulficiente e a dosagem deve ser

ajustada (OKAMURA & OUCHI, 2003).

15

Figura 2.6 Verificao da auto-adensabilidade do concreto no canteiro de obras

(Fonte: OKAMURA & OUCHI, 2003).

Para que fosse possvel utilizar esse teste em laboratrio, foi confeccionado um

esquipamento com os mesmos princpios do aparato idealizado por OUCHI, porm em

uma escala reduzida, como apresentado na Figura 2.7. Alm da avaliao da

capacidade de passagem por obstculos, o teste de auto-adensabilidade ainda possibilita

a verificao da ocorrncia de segregao dos componentes da mistura do CAA,

principalmente entre o agregado grado e a argamassa.

Figura 2.7 Equipamento do teste de auto-adensabilidade para uso no laboratrio

(dimenses em mm).

Outras configuraes para esse teste podem ser encontradas no Third

International RILEM Symposium (Terceiro Simpsio Internacional da RILEM).

Alguns outros ensaios tambm so citados na literatura para avaliao das

propriedades do CAA no estado fresco, conforme so apresentados a seguir.

16

Ensaio do Funil-V (V-funnel test) O ensaio do Funil-V foi desenvolvido na Universidade de Tquio e simula a

capacidade de passagem do CAA atravs do estreitamento de uma seo, apenas sob a

ao do seu prprio peso. Alm de dar uma indio da capacidade de preenchimento do

CAA, esse ensaio tambm usado para verificar a presena de segregao, quando o

concreto impedido de escorrer pela sada do funil. O esquema do equipamento

utilizado no ensaio mostrado na Figura 2.8a.

Ensaio da Caixa-L (L-Box test) O ensaio com a Caixa-L foi utilizado por PETERSON et al. (1996), SEDRAN e

DE LARRARD (1999) e por BARTOS e GRAUERS (1999). O ensaio da Caixa-L

objetiva avaliar a capacidade de passagem do CAA, verificando se o concreto sob a

fora do seu peso prprio consegue passar por obstculos, como por exemplo,

armaduras, sem que ocorra bloqueio, conforme Figura 2.8b.

Ensaio da Caixa-U (U-Box test) Desenvolvido pela Technology Research Centre of the Taisei Corporation in

Japan, o ensaio da Caixa-U consiste em preencher com CAA no estado fresco, o

compartimento da esquerda do aparato, com a porta de passagem fechada. Ento, a

porta deslizante aberta, fazendo com que o concreto escoe atravs das armaduras para

o outro compartimento. Medem-se as alturas R1 e R2, respectivamente, a altura do

material que ficou no compartimento da esquerda e a altura de material no

compartimento da direita, como apresentado na Figura 2.8c. A auto-adensabilidade do

CAA avaliada atravs da diferena entra as duas alturas R1-R2. A Caixa-U serve para

medir a fluidez e a habilidade do CAA passar por obstculos sem segregar.

Ensaio do Anel-J (J-Ring test) GROTH e NEMEGER (1999) propuseram uma combinao do ensaio de

espalhamento com um anel, denominado AnelJ, que consiste em um anel de armaduras

igualmente espaadas de acordo com a situao de aplicao do CAA, a fim de analisar

o risco de bloqueio do concreto. Esse teste tambm pode ser utilizado para verificar a

17

resistncia segregao do CAA (SCHUTTER, 2005). O esquema da combinao do

Anel-J com o ensaio de espalhamento apresentado na Figura 2.8d.

Ensaio Orimet O ensaio Orimet foi desenvolvido por Bartos em 1978 (BARTOS, 1992). Esse

teste verifica a fluidez do material, e pode verificar a sua habilidade de passar por

obstculos sem segregar, caso sejam colocadas duas barras perpendiculares de 10 mm,

dispostas numa seo transversal do equipamento, prxima passagem inferior (Figura

2.8e). Tambm possvel a realizao do Orimet em conjunto com o Anel-J (Figura

2.8f), desprezando-se a necessidade das barras perpendiculares na sada.

Devido carncia de equipamentos de ensaio para caracterizar a resistncia

segregao do CAA, alguns equipamentos foram criados e usados em recentes

pesquisas, tais como o Tubo-U de GOMES (2002) e a Coluna de ROONEY (2002),

esquematizados, respectivamente, na Figura 2.9a e Figura 2.9b. Atravs deles, foram

obtidos resultados mais confiveis nas anlises de tal caracterstica (LISBA, 2004).

A relao que existe entre os parmetros de alguns ensaios de auto-

adensabilidade com os parmetros reolgicos de viscosidade (p) e tenso de

escoamento (0), obtidos em equipamentos sofisticados, comprovada em diferentes

estudos: SEDRAN e DE LARRARD (1999), comprovaram que o T50 tem uma relao

com a viscosidade do concreto, e o dimetro final de espalhamento Df tem uma relao

com a tenso de escoamento. Outros autores, NIELSSON & WALLEWICK (2003) e

ZERBINO et al. (2006), confirmam essas tendncias e acrescentam que o tempo de

fluxo do ensaio do Funil-V (Tv) tambm apresenta uma boa correlao com a

viscosidade plstica. Tambm pode ser citado o trabalho de NGUYEN et al. (2006), que

props o clculo da tenso de corte do CAA a partir de expresses matemticas que

relacionam os resultados do ensaio da Caixa-L (H1 e H2) com a fora da gravidade e a

massa especfica do concreto.

Na Tabela 2.1 so apresentados os valores recomendados na literatura,

englobando diversos estudos, que asseguram o atendimento das caractersticas de auto-

adensabilidade do concreto, avaliadas atravs dos ensaios mais comumente utilizados.

18

Figura 2.8 a) Funil-V; b) Caixa-L; c) Caixa-U; d) Anel-J; e) Orimet; e f) Orimet com Anel-J.

a) b)

c) d)

e) f)

Dimenses em mm.

19

Figura 2.9 a) Tubo-U; e b) Coluna de Rooney (dimenses em mm).

Tabela 2.1 Faixas dos parmetros que asseguram o auto-adensamento do concreto.

Propriedades Ensaios Parmetros Faixa ideal

DF 60 a 75 cm Teste de espalhamento

T50 3 a 7 s

Funil-V TV 6 a 13 s Capacidade de

preenchimento Orimet TO 0 a 5 s

TL20 2 s

TL40 4 s Caixa-L

RB = H2 / H1 0,80

Anel-J BSJ 0 a 10 mm

Capacidade

de passagem

Caixa-U R1 R2 0 a 30 mm

Tubo-U RS = M1/M2 0,90 Estabilidade

segregao Funil-V aps 5 minutos TV, 5min > 3 s

a) b)

20

2.2.3. Materiais Alm dos quatro componentes bsicos do concreto convencional, o CAA um

concreto que apresenta na sua composio materiais como, aditivos e adies. Devido

s caractersticas do CAA e aos parmetros a serem atendidos no estado fresco,

exigido muito critrio, tanto na escolha, como no controle dos materiais e, sempre que

possvel, optar por aqueles de maior disponibilidade na regio, como forma de reduzir

os custos de produo.

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

tcnicas locais, podem ser usados na produo do CAA. A escolha correta do tipo de

cimento normalmente dependente das exigncias especficas de cada aplicao.

Vrios autores recomendam que a quantidade de cimento do CAA deva estar em

torno de 200 a 450 kg/m, dependendo da utilizao de adies reativas ou inertes.

Cuidados adicionais tm sido adotados quando a dosagem ultrapassa os 500 kg/m, em

decorrncia dos possveis problemas de retrao. Para dosagens inferiores a 300 kg/m

de cimento, a incluso de outro material cimentcio deve ser assegurada, tais como cinza

volante, escria de alto-forno, etc.. Alguns estudos tm constatado que cimentos

contendo mais de 10% de C3A podem causar problemas de baixa trabalhabilidade.

Agregados Em geral os agregados empregados no CAA devem atender s mesmas

exigncias normativas de quando so usados no concreto convencional. recomendado

que as partculas menores que 0,125 mm sejam consideradas como fazendo parte do

contedo de finos da mistura, pois influenciam no comportamento reolgico do CAA. A

dimenso mxima caracterstica dos agregados grados normalmente utilizados no

CAA de 20 mm, porm, dimenses mximas de 40 mm j foram utilizadas em

aplicaes de CAA (OKAMURA, 1997). Alm da dimenso mxima do agregado, a

forma e a distribuio granulomtrica so bastante importantes e afetam a compactao

e o ndice de vazios do concreto.

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

volume de concreto, e uma relao de peso agregado grado/concreto de 32 a 40%, com

21

consumos aproximados de 750 a 920 kg/m. O volume comum de agregado mido varia

entre 40 e 50% do volume de argamassa, com consumos aproximados de 710 a 900

kg/m. Vale ressaltar a importncia do controle da umidade e absoro de gua dos

agregados como forma de manuteno da qualidade do CAA.

Aditivos Os aditivos utilizados no CAA devero atender as exigncias normativas

disponveis em cada pas. Os aditivos superplastificantes e os modificadores de

viscosidade so os mais utilizados, outros, como os incorporadores de ar, tm sua

utilizao em CAA mais restrita.

Aditivos superplastificantes Os superplastificantes so uma categoria especial

de agentes redutores de gua, que so formulados a partir de materiais que permitem

redues de gua muito superiores, ou trabalhabilidade extrema dos concretos nos quais

so incorporados. Geralmente, so empregados na produo de concretos de alto-

desempenho, particularmente, quando exigida alta fluidez com baixa relao

gua/cimento. Os materiais originalmente desenvolvidos como a base para os

superplastificantes, nos anos 60, foram o sulfonado de naftaleno-formaldedo (SNF) e o

sulfonado de melamina-formaldedo (SMF). Atualmente, os mais utilizados so os

produtos a base de poliacrilato, como os aditivos superplastificantes policarboxlicos de

3 gerao. A utilizao do superplastificante no CAA inevitvel, seu uso

responsvel por uma das principais propriedades do CAA, a fluidez. Sem o

superplastificante seria impossvel pensar em concreto auto-adensvel. No mercado

nacional so inmeros os tipos e as marcas existentes, alm dos novos que surgem a

cada dia direcionado especificamente para CAA.

Aditivos modificadores de viscosidade Tambm conhecido como aditivo anti-

washout, ou agente espessante, tem sua composio dividida em trs grupos: 1

sintticos solveis em gua e polmeros orgnicos naturais; 2 emulses acrlicas; 3

base de polissacardeos naturais solveis em gua, copolmeros de estireno com grupos

carboxlicos e polieletrolticos sintticos. Seu mecanismo de ao no concreto

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

22

adio do agente de viscosidade afeta a fase aquosa da pasta de cimento, onde cadeias

de polmeros solveis em gua podem absorver alguma gua livre no sistema,

reforando a viscosidade da pasta de cimento. Como resultado, menos gua livre estar

sujeita exsudao. O reforo da viscosidade da pasta de cimento pode tambm

melhorar a capacidade da pasta de suspender partculas slidas, reduzindo a

sedimentao.

Adies Devida s exigncias do CAA no estado fresco, adies inertes e reativas so

comumente usadas para melhorar e manter a coeso e resistncia segregao. As

adies tambm regulam a quantidade de cimento no sentido de reduzir o calor de

hidratao e a retrao (EFNARC, 2005).

De acordo com CAVALCANTI (2006), as adies podem ser classificadas como

predominantemente inertes (API) ou predominantemente reativas (APR), de acordo com

a sua ao no concreto. As APR contribuem para a formao dos hidratos, como: cinza

volante, cinza da casca de arroz, escria de alto-forno, slica ativa e metacaulin. J as

API provocam uma ao fsica, proporcionando uma estrutura com maior compacidade.

Alguns exemplos so os fleres de calcrio, quartzo, e o resduo do beneficiamento de

mrmore e granito (RBMG).

Segundo a EFNARC (2005), as adies so classificadas de acordo com suas

capacidades reativas com a gua, conforme Tabela 2.2.

Tabela 2.2 - Classificao das adies (EFNARC, 2005, adaptado).

TIPO I Inertes ou semi-inertes

Fleres de agregados (calcrios, dolomticos ou granticos);

Pigmentos. Pozolnicas Cinza volante, conforme a EN 450-1; Slica ativa, conforme a EN 13263-1. TIPO II Hidrulicas Escria de alto-forno.

gua Apesar de a gua ser o material que exige um controle de qualidade menos

rigoroso, entre todos os componentes do concreto, certamente o parmetro mais

importante no controle das propriedades do concreto fresco e endurecido. A quantidade

23

de gua de uma mistura depende de vrios fatores, tais como: propriedades dos

agregados, quantidade de gua necessria para hidratao do cimento, quantidade total

de partculas finas na mistura, uso de adies ou aditivos, e assim por diante. Alm

disso, depende do tipo de concreto, ou seja, para concretos de alto-desempenho,

geralmente a relao gua/cimento (a/c) est na faixa de 0,4, j para concretos

convencionais, est na faixa de 0,6.

As propriedades de fluxo do concreto fresco so altamente influenciadas pela

relao a/c. Um aumento na relao a/c, produz uma reduo na viscosidade plstica e

na resistncia de fluxo. Uma baixa relao a/c e o uso de superplastificantes produzem

concretos com alta viscosidade (BEAUPR & MINDESS, 1998).

2.2.4. Propriedades no estado endurecido Apesar dos diversos trabalhos desenvolvidos, desde a introduo do CAA na

indstria da construo no incio dos anos 90, relacionados com a obteno e avaliao

das propriedades no estado fresco, so as propriedades no estado endurecido que se

apresentam como de importncia primordial para os projetistas estruturais (DOMONE,

2007). Segundo GOMES et al. (2006), como os benefcios do CAA esto comumente

direcionados ao estado fresco, suas propriedades no estado endurecido tm sido menos

discutidas, porm, alguns estudos tm constatado o alcance de resistncias superiores do

CAA comparadas com a dos concretos convencionais.

O concreto auto-adensvel e o concreto convencional de equivalentes

resistncias compresso tm propriedades comparveis no estado endurecido, se

existirem diferenas, essas so geralmente cobertas pela adoo de coeficientes de

segurana nos quais as normas de projeto so baseadas (EFNARC, 2005).

HOLSCHEMACHER e KLUG (2002) mencionam que as razes para possveis

diferenas nas propriedades no estado endurecido entre o CAA e o concreto

convencional se devem melhor microestrutura e homogeneidade do CAA, e ao maior

volume de materiais ultrafinos e utilizao de aditivos.

DOMONE (2007) cita que alguns dados de resistncia, como de compresso,

trao, etc., tm sido obtidos rotineiramente durante o desenvolvimento de estudos de

dosagem do CAA, enquanto outras propriedades, como mdulo de elasticidade,

24

retrao, fluncia, aderncia ao ao e durabilidade tm, freqentemente, sido o objeto de

investigaes mais especficas.

Resistncia compresso Para o alcance de combinaes adequadas entre alta fluidez e estabilidade (ou,

em termos reolgicos, baixa tenso de corte e moderada viscosidade plstica), o CAA

exige um elevado volume de finos, com relao gua/finos relativamente baixa e

quantidade significante de aditivo superplastificante (algumas vezes complementado por

agentes modificadores de viscosidade). Geralmente, na composio do CAA, os finos

so constitudos da combinao entre o cimento Portland e uma ou mais adies como,

o fler calcrio, cinza volante, escria de alto-forno e/ou slica ativa, possibilitando

assim, que a resistncia tenda a ser governada mais significativamente pelo tipo e

proporo dos finos adicionados do que pela relao gua/finos (DOMONE, 2007).

HOLSCHEMACHER e KLUG (2002) concluram pela observao da base de

dados utilizada em seu estudo que, aps os 28 dias, as resistncias compresso do

CAA e do concreto convencional no apresentaram diferena significativa entre si.

Porm, em alguns casos isolados, para a mesma relao gua/cimento o CAA

apresentou resistncias compresso sensivelmente superiores, apesar de que, segundo

os autores, atualmente, no h pesquisas suficientes que resultem em concluses

generalizadas desse fato.

Em seu estudo, GOMES et al. (2006), atravs da observao de resultados de

resistncias compresso do CAA em pesquisas de diversos autores, comparados com

curvas de evoluo da resistncia compresso para concretos convencionais, propostas

por HELENE (1993) e CEB-FIP (1993), concluram que a evoluo da resistncia

compresso do CAA pode obedecer s formulaes sugeridas para concreto

convencional.

Resistncia trao Segundo HOLSCHEMACHER e KLUG (2002), todos os parmetros que

influenciam nas caractersticas da microestrutura da matriz cimentcia e da zona

interfacial de transio (ZIT) so de importncia decisiva no que diz respeito ao

comportamento trao. Os autores relatam em seu estudo que maioria dos valores

25

pesquisados de resistncia trao medidos em CAA est dentro da faixa vlida para

concretos normais vibrados, de mesma resistncia compresso, especificada pelo

CEB-FIP (1993). Porm, cerca de 30% dos dados de resistncia trao do CAA,

colhidos por HOLSCHEMACHER e KLUG (2002), encontram-se fora dessa faixa por

apresentarem valores superiores.

De acordo com o estudo de GOMES et al. (2006), onde foram utilizados dados

de resistncia obtidos por diversos autores, a relao entre as resistncias mdias de

trao e compresso (ft/fc) do CAA, variou entre 8,3% e 11%. Tais porcentagens

apresentaram-se pouco superiores s relaes ft/fc, encontradas na literatura, para

concretos convencionais, que esto entre 7% e 10%. J no estudo de DOMONE (2007),

tal relao para o CAA obedeceu, aproximadamente, curva dada no CEB-FIP (1993).

Mdulo de elasticidade Devido ao CAA possuir um maior volume de pasta, em comparao com o

concreto tradicional vibrado, algumas diferenas devem ser esperadas e o valor do

mdulo de elasticidade do CAA pode ser menor. Porm, isto deve ser adequadamente

coberto pela adoo de coeficientes de segurana das normas de estruturas de concreto

(EFNARC, 2005).