POSSIBILIDADE DO USO DE AGREGADOS DESAGREGAVEIS EM CONCRETOS

AVALIACAO DE MATS DE 10 ANOS

Eng4 Paulo Jose Ribeiro de Oliveira(')Eng4 Flavio Moreira Sallesl1lProf4 Danilo Aguilar Filho(2)

(1) CESP-Companhia Energ6tica do Sao Paulo(2) UNESP - Universidade Estadual Paulista "Julio de Mesquita Filho

RESUMO

Este trabalho aprosenta ostudos desonvolvidos polo Laborat6rio Central do Engenharia Civil daCESP em llha Solteira, qua visam avaliar a possibilidade do use do agregados desagregaveisem concretos. Entende-se por agregados desagregaveis aque/es quo so comportam insatis-fatoriamente nos ensaios de ciclagem. Tem-se admitido quo estes agregados, quando usadosem concretos, poderiam lovar a sua deterioragao, devido a expansoes deletgrias quo sedesenvolvem no interior das estruturas.O estudo desenvolvido basicamente se centrou na observagao do concretos feitos comagregados desagregaveis em comparagao com concretos feitos com agregados saos. Taisobservagoes ja se prolongam por mais de 10 anos e a conclusao a qua se pode chegar a aseguinte : Concreto feito com agregados desagregaveis, aplicado em estruturas em situagao deenvelopamento, isto e, protegido em suas faces expostas por concreto de boa qualidade, temcomportamento bastante satisfatorio, sendo viavel sua utilizagao.

1. INTRODUcAO

O concreto esta sujeito as mais diversas agressoes quopodem leva-Io a se deteriorar. Acoes como abrasao,

cavitacao, calor, frio e processos tais como reatividadealcalis-agregado, e outros, levam o concreto, com o

tempo, a perder suas caracteristicas iniciais, compro-metendo as estruturas.

A avaliapao do desempenho de concretos ao longo dotempo, de maneira experimental em laborat6rio, 6 degrande valia, pois possibilita isolar determinados pro-cessos de deterioragao a observar o seu desenvolvi-mento. Desta forma, pods-se estudar separadamente,por exemplo, a influencia da reagao alcalis-agregado,ou ainda, a influencia do teor de magnasio do cimento,no comportamento dos concretos.

A CESP, atravas de seu Laborat6rio Central de Enge-nharia Civil, desenvolve, ha anos, programas deobservacao de concretos qua muito contribuem nosprojetos da empresa. Dentre estes programas enfoca-remos, nests trabalho, um estudo inedito mundialmenteque, esperamos seja de grande valia, principalmentepars regioes onde predominem rochas basalticas.

2. GENERALIDADES

Adota-se comumente qua agregados que apresentamresultados insatisfat6rios nos diversos ensaios dociclagem a caracterizagao, nao servem para use emconcreto. Embora isto seja aceito, nao se tem conhe-

cimento de nenhuma pesquisa em qua se tenha es-tudado o comportamento do concretos feitos com estesagregados. Acredita-se que, embora altamenteciclaveis ao tempo, estes agregados, quando no con-creto, ficarao protegidos pela pasta de cimento, naosofrendo, consequentemente, ataque do intemperismo.Com o intuito de se verificar o comportamento de con-cretos feitos com agregados desagragaveis, progra-mou-se uma serie de ensaios, em que se procurouverificar esse comportamento em comparagao comconcretos feitos com agregados saos.Adotou-se como agregado desagragavel o basaltooriundo das escavag6es da obra de Porto Primavera daCESP, que apresentou resultados altamente negativosnos ensaios de ciclagem natural, ciclagem Agua-estufae sanidade no etileno glicol. Como agregado sao

utilizou-se o basalto da obra de Agua Vermeiha daCESP, que nao apresentou quaisquer alteracoes nosensaios de ciclagem.

3. PROGRAMA DE ENSAIOS

0 programa de ensaios envolveu dois estudos que se

complementam. Inicialmente desenvolveu-se um estu-do pars verificar o comportamento de blocos de concre-to moldados com basalto desagregavel, emcomparagdo com blocos moldados com basalto sao.

Este estudo, chamado doravante de PRIMEIRO PRO-

GRAMA, ja dura mais de 10 anos. Um outro estudo,chamado de PROGRAMA COMPLEMENTAR, procura

XX Seminario Nacional de GrandesBarragens 419

medir valores de possiveis expansoes causadas polobasalto desagregAvel no concreto.

3.1 Caracterizacao dos Basaltos

Antes do descrevermos os programas do ensaios mos-traremos, neste item, o comportamento dos basaltos emestudo, frente aos ensaios de caracterizacao e cicla-gem.

a) Caracterizacao

Nota-se a grande diferenea entre os basaltos quan-to ao peso especifico, absorcao e propriedadesmecanicas.

PESOESPECIFICO AO -A

RESIST . A'

MbDULO

BASALTOc

COMPESS oDEFORMA,

glcmL % MPa OGP

A. Vermelha 2,910 0 ,80 250 ,0 100,0

P. Primavera 2 ,764 2,30 77,0 39,6

b) Abrasao Los Angeles

Nos quatro tamanhos de britas os resultados foramos seguintes:

BASALTOABRASAO - % DE DESGASTE

81 82 83 84

P. Primavera 48,0 42 ,0 49,0 49,0

A. Vermelha 13 ,0 12.0 14,0 14.0

c) Sanidade no etileno -glicol

No basalto do Porto Primavera, ap6s 1 dia deimersao, apareceram rachaduras, com deposigAode particulas no fundo do recipiente a aumento devolume. No Segundo dia comecou uma desintegra-cAo superficial , aumentando -se a deposicao de par-ticulas. Ao fim do 52 dia notou -se a desgregacaototal.

O basalto de Agua Vermelha permaneceu pratica-mente inalterado ao fim dos 15 dias de ensaio.

d) Ciclagem 6gua -estufaNo basalto de Porto Primavera, notou-se qua ao firndo 48 ciclos (metade do tempo normal de ensaio)houve um total de 100% de particulas afetadaspredominando a desintegragao.

No basalto de Agua Vermelha , notou -se que ao fimde 96 ciclos , apenas 10% das particulas foram

afetadas predominando o lasqueamento.

e) Ciclagem natural

O basalto de Porto Primavera se desintegrou apo's180 dias (metade da duraqAo normal do ensaio).

No basalto de Agua Vermelha apenas 4% dasparticulas foram afetadas ao fim de 360 dias.

3.2 Primeiro ProgramaEsse programa jA dura mais de 10 anos a visa verificar,atraves de observacoes regulares, como se comportamblocos de concreto moldados com os basaltos em

questao, quando sujeitos a tres situag6es: Expostos aotempo ; A molhagem e secagem e permanentementesubmersos . Situaroes estas que representam o queacontece na pratica em uma barragem.

Foram moldados blocos com 4 tragos diferentes, asaber:

CARACTERISTICAS

TRACO

max.(mm)

Pozo-lana

%

Ar incorporado

Slump(cm)

FatorA/C

1 38 20 - 5 a 6 0,50

2 152 - 5,5 a 6,5 3,5 a 4,5 0,85

3 152 30 5,5 a 6,5 3,5 a 4,5 0.85

4 152 30 5,5 a 6,5 3,5 a 4,5 0,55

Para cada trago e para cada basalto foi moldado umbloco com as seguintes dimensoes:

medidos em cm.

Esses blocos foram curados com panos 6midos por 21dias a em seguida expostos as condiroes de ensaio.Curados da mesma forma a em seguida colocados aolado dos blocos, foram moldados cp's 15x30 cm pararuptura As idades de 1,2,3,4,5 a 10 anos , sendo 2 cp'spor idade . Moldou - se, ainda cp ' s 15x30 cm curados emcamara 6mida que foram rompidos As idades de 7,28,90e 365 dias, sendo 2 cp's por idade.

0 desenho 1 mostra as caracteristicas dos tragos 1 a 4,feitos com cada tipo de basalto corn as resistbncias a16365 dias (cp's curados em cAmara 6mida).

Como citado anteriormente , os blocos foram expostosa tres condicoes , a saber:a) Exposicao ao tempo

Os blocos foram deixados expostos ao intemperis-mo a regularmente observados.

b) Secagern a molhagem

Os blocos foram imersos em Agua em um tanqueexposto ao tempo . Esse tanque permite o totalescoamento da Agua de modo a qua se esvazie eencha o tanque periodicamente , obtendo-se dessamaneira variag6es peri6dicas do nivel d'Agua nosblocos . Cada ciclo tem duracao de 96 horas, ouseja, os blocos ficam 48 horas imersos a 48 horassecos.

420 XX Seminario National de Grandes Barra ens

c) Imersao em aquaOs blocos ficam permanentemente submersos emum tanque e periodicamente esvazia -se este tan-que para se fazer observag6es.

0 desenho 2 mostra os resultados de resistenciados cp's 15x30 cm, submetidos as tres condiCOesjA citadas, ate a idade de 10 anos. Os desenhos 3,4e 5 mostram estes resultados em forma grafica.

3.3 Programa Complementar

Apos analise dos primeiros dados do primeiro progra-ma, optou-se por uma complementacao, baseada noseguinte:

0 basalto de Porto Primavera se desagrega quandoexposto a variaroes de temperatura e umidade, e taldesagregagao ocorre bem mais lentamente quandoeste basalto esta protegido pelo concreto. IE de seesperar, portanto, que secoes de concreto massa feitascorn este basalto, quando protegidas por concretos deboa qualidade em suas faces expostas, venham aapresentar born comportamento, devido as minimasflutuacoes de temperatura e umidade que ocorrerao noseu interior, levando a insignificantes valores de expan-sAo e contracao do concreto. E de se esperar que umapossivel deterioracao do concreto seja precedida poruma expansao significativa do mesmo. 0 objetivo desteestudo complementar foi medir os valores de possiveisexpansoes do concreto causadas polo basalto desa-gregavel.

Para se verificar tal hipotese, foram moldados corposde prova com as dimensbes apresentadas na figuraseguinte , em cujo interior, foram embutidos extenso-metros elatricos tipo Carlson, modelo A-10.

15 Cm

0

E

n

E

0

VARETA DE FERRO

BARBANTE PARA CENTRALIZAR 0APARELHO DURANTE A MOLDAGEM

EXTEN38M ETRO

FORMA CILINDRICA DE AC0

CHAPA DE ACO INFERIOR 0 15 em

CABO 00 EXTENSBMETRO

Os corpos de prova foram moldados utilizando - se tracode concreto , com as seguintes caracteristicas:

CARACTERISTICAS

MAX FLY ASHAR INCOR-

SLUMPPORADO FATOR A/C(mm) (x) (%) (Cm)

19 20 - 5,5 A 6,5 0,50

No desenho abaixo sao mostradas as caracteristicas dotrago com cada urn dos basaltos e resultados deresistencia a compressao.

BASALTODESAGRE-GAVEL

SAO

Diametro Maximo (mm) 19 19

Agua/cimento (equivalente ) 0,50 0,50

Pozolana - % Volume sblido 20 20

Cimento (Kg/m3) 283,2 275,2

Pozolana (Kg/m3) 46,9 45,6

Agua (Kg/m3) 177 172

Areia (Kg/m3) 834,7 844,6

Brita (Kg/m3) 1047,2 1125,2

Nominal Slump (cm) 5,5 A 6,5 5,5 a 6,5

Ar(%) 1,8 1,4

ObtidoSlump (cm) 5,8 6.4

Temperatura ('C) 26.6 26,7

7 dias Rup. (C.P.15x30) MPa 18,9 23 . 8

28 dias Rup. (C.P.15x30) MPa 30,1 36,3

90 dias Rup. (C.P.15x30) MPa 29.8 39,4

Os ensaios que se desenvolvem ha aproximadamente9 anos tom como objetivo submeter os corpos de provaa quatro diferentes condicoes : variarao so da tempe-ratura ; variacao soda umidade ; temperatura e umidadeinvariaveis a variacao da temperatura e da umidade(exposto ao tempo).a) Umidade fixa e temperatura variavel

Para cada tipo de basalto , moldou - se dois corposde prova , protegidos contra perda ou ganho de

umidade.

Estes corpos de prova , a partir do terceiro dia demoldagem , passaram a ser submetidos a variacbesde temperatura , ou seja : ficam dois dias em umacamara fria a uma temperatura de 2 mais ou menos2 graus Celsius e dois dias em uma camara quentea uma temperatura de 38 mais ou menos 2 grausCelsius . Ao final de cada ciclo sao realizadas asleituras de deformal ao.

b) Umidade variavel e temperatura fixaPara cada tipo de basalto , moldou -se dois corposde prova . Estes corpos de prova , apos o terceiro dia

de moldagem , foram colocados em uma salaclimatizada, ou seja , com uma temperatura de 23mais ou menos 2 graus Celsius , onde permanecem24 horas submersos em um tanque corn agua, a 24

horas fora do tanque . As leituras nos extensOmetros

sao feitas ao final de cada ciclo.

c) Umidade e temperatura fixa

Para cada tipo de basalto em estudo, moldou-sedois corpos de prova. Estes corpos de prova aposo terceiro dia de moldagem , foram colocados emuma sala climatizada , ou seja, com uma tempera-tura de 23 mais ou menos 2 graus Celsius, onde

XX Seminkrio Nacional do Grandea Barragens 421

ficaram permanentemente submersos em um tan-que com agua . As leituras nos extens8metros saorealizadas diariamente.

d) Umidade e temperatura variaveis

Para cada tipo do basalto, moldou-se dois corposde prova. Estes corpos de prova, ap6s o terceiro diade moldagem , foram expostos ao tempo , ou seja,submetidos as condig6es ambiente. Diariamentesao efetuadas as leituras nos extens8metros.

Nos desenhos 6 a 9 sao mostradas as curvasdeformagao especifica versus tempo para cadacondicao de exposicao a para cada tipo de basalto.

4. COMENTARIOS

4.1 Primeiro Programa

Os blocos de concreto estao em observagao ate hoje eo que se nota a o seguinte:• Apenas os blocos expostos ao tempo apresentam

fissuracao consideravel.

• Os blocos sujeitos a secagem e molhagem e ospermanentemente submersos praticamente se man-tem inalterados ao longo destes 10 anos de pesqui-sa.

• Dos blocos expostos ao tempo , nota-se que os mol-dados com basalto de Porto Primavera sao os queestao em piores condigoes (com fissuragao elevadae desagregagoes) principalmente as blocos de tragosmais pobres (2 e 3).

Com relagao aos valores de resistencia observa-se:• Os concretos com basalto desagregavel, para todos

os tragos estudados, apresentaram rendimentos in-feriores aos corn basalto sao , apresentando , ate 365dias de idade , resistencias inferiores para um con-sumo maior de cimento.

• A condigao "exposto ao tempo" a a mais rigorosa,onde os concretos com basalto desagregavel apre-sentaram queda de resistencia acentuada para todosos tragos. Nesta condigao o concreto com basaltosao apresentou queda de resistencia para o trago 1.

• Na condigao " imerso em agua " os concretos, tantocom basalto sao como com basalto desagregavel,apresentaram elevagao de resistencia ao longo dosanos para quaisquer dos tragos estudados.

• Na condigao "secagem e molhagem" os concretoscom basalto sao mostraram evolugao da resistenciaao longo do tempo; ja os concretos com basaltodesagregavel tiveram queda de resistencia para ostragos 1 e 3.

• Invariavelmente para todas as situagoes e idades osconcretos corn basalto desagregavel apresentaramniveis de resistencia inferiores aos dos concretoscom basalto sao.

4.2 Programa Complementar

a) Umidade fixa a temperatura vari8vel

Nota-se que os cp's moldados com basalto desa-gregavel apresentam, ao longo do tempo, valores

do contragao ligeiramento maiores quo os similaresmoldados com basalto sao. E importante observarque a tendencia de contragao e a mesma nos doisconcretos.

b) Temperatura fixa a umidade variavel

Observa-se comportamento bem parecido para osconcretos com os dois basaltos, com contratagees,em valores absolutos, bern prbximos as dacondigao anterior.

c) Temperatura e umidade fixas

Nota-se expansoes moderadas e muito proximasentre si, tanto para o concreto com basalto saocomo para o concreto com basalto desagregavel.

d) Temperatura e umidade variaveis

Nota-se que o concreto com basalto desagregavelque, ate 2 anos e meio aproximadamente, vinha secontraindo nos mesmos niveis do concreto combasalto sao, passou a apresentar valores deexpansao cada vez mais elevados, o que podeindicar uma deterioragao do concreto.

5. CONCLUSOES

0 primeiro programa submeteu concretos de nucleo debarragens (tragos 2 e 3) a uma exposigao muito agres-siva, que nao ocorre normalmente. Desta forma, notou-se um comportamento bastante insatisfatorio dosconcretos com basalto desagregavel. JA no trago de

concreto estrutural (trago 1) o desemponho do concretocom basalto desagregavel foi melhor.

0 objetivo do programa complementar a observar pos-

siveis expansoes nos concretos que eventualmenteindicariam uma deterioragao destes concretos. 0 queSe observa a que na condigao "exposto ao tempo" estasexpansoes sao observadas para o concreto corn basal-to desagregavel. Nas outras condigoes os compor-tamentos sao semelhantes entre os concretos.Do exposto pode-se concluir que concreto feito comagregados desagregaveis , aplicado em estruturas emsituagao de envelopamento , isto e, protegido em suasfaces expostas por concretos de boa qualidade, temcomportamento bastante satisfatorio, sendo viavel suautilizagao.Por fim, deve-se alertar, no entanto, para os custos deprotegao das pilhas de estoque de agregados desa-gregaveis, que podem inviabilizar sua utilizagao.

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REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS

(1) - LABORATORIO CENTRAL DE ENGENHARIACIVIL - CESP - Relatbrio Tecnico LEC-CM-16/91 - "Porto Primavera - Verificagao do com-portamento de concretos feitos corn agregadosdesagregaveis - 6a. observagao - Comple-mentagao do Relatbrio LEC-CM-24/88"

(2) - NEVILLE , A.M. - "Propriedades do concreto" -

Traducao Salvador Giamusso - 1982.

422 XX Semingrio National de Grandes Barragens

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