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UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO SUL ESCOLA DE ENGENHARIA AVALIAÇÃO DO DESEMPENHO DE BLOCOS DE CONCRETO PARA PAVIMENTAÇÃO COM METACAULIM E SÍLICA ATIVA Rodrigo Pettermann Porto Alegre Julho de 2006

AVALIAÇÃO DO DESEMPENHO DE BLOCOS DE CONCRETO PARA PAVIMENTAÇÃO COM METACAULIM E SÍLICA ATIVA

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UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO SUL ESCOLA DE ENGENHARIA

AVALIAÇÃO DO DESEMPENHO DE BLOCOS DE

CONCRETO PARA PAVIMENTAÇÃO COM METACAULIM

E SÍLICA ATIVA

Rodrigo Pettermann

Porto Alegre

Julho de 2006

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RODRIGO PETTERMANN

AVALIAÇÃO DO DESEMPENHO DE BLOCOS DE CONCRETO PARA PAVIMENTAÇÃO COM METACAULIM

E SÍLICA ATIVA

Monografia apresentada ao Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil da Universidade Federal do Rio Grande do Sul, como parte dos requisitos para obtenção do título de Especialista

em Construção Civil

Porto Alegre

Julho de 2006

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RODRIGO PETTERMANN

Avaliação do Desempenho de Blocos de Concreto para Pavimentação com Metacaulim e Sílica Ativa

Porto Alegre, julho de 2006

Prof. RUY ALBERTO CREMONINI Dr. pela Universidade de São Paulo (EPUSP)

Orientador

Prof.a Carin Maria Schmitt Coordenadora do Curso

BANCA EXAMINADORA

Prof.a Angela Borges Masuero Dr.a pela Universidade Federal do Rio Grande do Sul (UFRGS)

Prof.a Denise C. C. Dal Molin Dr.a pela Universidade Federal do Rio Grande do Sul (UFRGS)

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AGRADECIMENTOS

Agradeço a Uber Indústria de Concretos por ter disponibilizado as instalações, equipamentos

e materiais que possibilitaram a elaboração deste trabalho.

Agradeço ao Prof. Ruy Alberto Cremonini pela total disponibilidade de tempo na orientação

desta monografia.

Agradeço, também, aos professores do Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil,

especialmente aos professores do NORIE, pelos ensinamentos ao longo do Curso de

Especialização em Construção Civil.

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RESUMO

PETTERMANN, R. Avaliação do Desempenho de Blocos de Concreto para Pavimentação com Metacaulim e Sílica Ativa. 2006. Monografia (Especialização em Construção Civil) – Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil, UFRGS, Porto Alegre,2006.

O emprego de blocos de concreto para pavimentação (BCP) como revestimento de vias e

passeios em áreas urbanas vem crescendo nos últimos anos. Isto se deve às facilidades

encontradas na execução do revestimento, ao bom desempenho frente ao uso – em função do

intertravamento das peças e elevada resistência mecânica à abrasão e compressão, às questões

paisagísticas – devido à grande variedade de modelos e cores, além de permitir uma maior

permeabilidade ao pavimento. Apesar da crescente expansão no mercado deste produto pré-

moldado e do aumento considerável de fábricas e indústrias de BCP, os estudos relativos à

dosagem de concretos secos com substituição de cimento por sílica ativa e metacaulim

destinados à produção destes artefatos ainda é um campo a ser explorado. Assim, avaliaram-

se neste trabalho os efeitos físicos e mecânicos (absorção relativa de água e resistência à

compressão respectivamente) resultantes da substituição de 10% de metacaulim e 10% de

sílica ativa ao cimento (ambos em volume) na dosagem e fabricação de BCP. Os resultados

mostraram que há uma tendência de redução na absorção relativa de água com as

substituições, apesar de pouco significativa. Para a resistência à compressão, o teor de 10%

MC (metacaulim) como substituição parcial ao cimento apresentou um comportamento

similar ao concreto de referência, porém com um melhor desempenho aos 28 dias. Já o traço

com 10% SA (sílica ativa) alcançou resistências médias mais elevadas em todas as idades

avaliadas, além de apresentar um comportamento diferenciado de ganho de resistência.

Palavras-chave: blocos de concreto para pavimentação; concreto seco; metacaulim e sílica ativa.

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LISTA DE FIGURAS

Figura 1: faixa granulométrica para BCP (COLUMBIA, 1986 apud OLIVEIRA, 2004)................................................................................................................... 23

Figura 2: faixa granulométrica para BCP modelo H4 (baseado em: indústria de concreto colaboradora)........................................................................................ 23

Figura 3: curva granulométrica da mistura de agregados utilizada................................... 33

Figura 4: curva granulométrica acumulada da mistura de agregados utilizada................ 33

Figura 5: cura dos BCP sob lona plástica.......................................................................... 35

Figura 6: disposição dos blocos ainda verdes sobre as bandejas...................................... 35

Figura 7: prensa hidráulica manual analógica (EMIC)..................................................... 38

Figura 8: detalhe do suporte com elastômeros e placas auxiliares utilizados junto à prensa.................................................................................................................. 38

Figura 9: detalhe de um BCP posicionado no suporte com elastômeros........................ 39

Figura 10: esquema do armazenamento dos blocos para ensaio em pilhas ao ar livre..... 39

Figura 11: palete com BCP para ensaio à compressão aos 3 e 7 dias............................... 40

Figura 12: simulação de calçamento para ensaio à compressão aos 28 dias..................... 40

Figura 13: BCP imersos em tanque com água para determinação da absorção relativa de água................................................................................................................

41

Figura 14: evolução da resistência à compressão, em MPa, ao longo do tempo para o primeiro dia de produção.................................................................................... 57

Figura 15: evolução da resistência à compressão, em MPa, ao longo do tempo para o segundo dia de produção..................................................................................... 57

Figura 16: evolução da resistência à compressão, em MPa, ao longo do tempo para o terceiro dia de produção...................................................................................... 58

Figura 17: evolução global da resistência à compressão, em MPa, ao longo do tempo... 59

Figura 18: crescimento percentual da resistência em função do valor aos 28 dias........... 60

Figura 19: crescimento percentual da resistência entre as idades..................................... 61

Figura 20: curva de resistência à compressão, em MPa, dos BCP traço REF, em função do tempo.............................................................................................................. 62

Figura 21: curva de resistência à compressão, em MPa, dos BCP traço 10% MC, em função do tempo.................................................................................................. 63

Figura 22: curva de resistência à compressão, em MPa, dos BCP traço 10% SA, em função do tempo.................................................................................................. 63

Figura 23: aspecto superficial dos blocos produzidos....................................................... 64

Figura 24: percentual comparativo do custo dos principais insumos para cada MPa obtido com o traço de referência......................................................................... 67

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LISTA DE TABELAS

Tabela 1: fatores de correção dos blocos em função das alturas especificadas pela NBR 9780/87................................................................................................................ 16

Tabela 2: recomendações referentes ao traço de BCP modelo H4.................................... 24

Tabela 3: distribuição granulométrica da areia grossa utilizada....................................... 26

Tabela 4: distribuição granulométrica da areia média utilizada........................................ 27

Tabela 5: distribuição granulométrica da areia muito fina utilizada................................. 27

Tabela 6: distribuição granulométrica da brita utilizada................................................... 28

Tabela 7: especificações técnicas da sílica ativa utilizada................................................ 29

Tabela 8: especificações técnicas do metacaulim utilizado.............................................. 30

Tabela 9: distribuição granulométrica da mistura de agregados utilizada........................ 32

Tabela 10: traços, em volume, empregados na fase experimental.................................... 34

Tabela 11: traços, em massa seca, empregados na fase experimental.............................. 34

Tabela 12: resistência à compressão individual e média, em ton e MPa, dos BCP traço REF do primeiro dia de produção....................................................................... 43

Tabela 13: resistência à compressão individual e média, em ton e MPa, dos BCP traço REF do segundo dia de produção........................................................................ 44

Tabela 14: resistência à compressão individual e média, em ton e MPa, dos BCP traço REF do terceiro dia de produção......................................................................... 45

Tabela 15: resistência à compressão individual e média, em ton e MPa, dos BCP traço 10% MC do primeiro dia de produção................................................................ 46

Tabela 16: resistência à compressão individual e média, em ton e MPa, dos BCP traço 10% MC do segundo dia de produção................................................................ 47

Tabela 17: resistência à compressão individual e média, em ton e MPa, dos BCP traço 10% MC do terceiro dia de produção................................................................. 48

Tabela 18: resistência à compressão individual e média, em ton e MPa, dos BCP traço 10% SA do primeiro dia de produção................................................................. 49

Tabela 19: resistência à compressão individual e média, em ton e MPa, dos BCP traço 10% SA do segundo dia de produção................................................................. 50

Tabela 20: resistência à compressão individual e média, em ton e MPa, dos BCP traço 10% SA do terceiro dia de produção................................................................... 51

Tabela 21: resistência à compressão média, em MPa, dos BCP ensaiados....................... 52

Tabela 22: resultados da absorção de água dos BCP traço REF....................................... 53

Tabela 23: resultados da absorção de água dos BCP traço 10% MC................................ 54

Tabela 24: resultados da absorção de água dos BCP traço 10% AS................................. 55

Tabela 25: resultados médios da absorção de água dos BCP traços REF, 10% MC e 10% SA............................................................................................................... 56

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Tabela 26: relação do consumo de insumos por m3 para cada MPa obtido..................... 65

Tabela 27: relação do consumo de insumos por m2 para cada MPa obtido..................... 66

Tabela 28: relação do custo dos principais insumos por m2 e m3 para cada MPa obtido e percentual comparativo com o traço referência............................................... 66

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SUMÁRIO

1 INTRODUÇÃO ........................................................................................................... 10

1.1 OBJETIVOS................................................................................................................ 11

1.2 LIMITAÇÕES DA PESQUISA.................................................................................. 12

2 PROPRIEDADES E CARACTERÍSTICAS DO CONCRETO SECO E DOS BLOCOS DE CONCRETO PARA PAVIMENTAÇÃO ....................................... 13

2.1 CONCRETO SECO ................................................................................................... 13

2.2 RESISTÊNCIA À COMPRESSÃO ........................................................................... 14

2.3 ABSORÇÃO DE ÁGUA ........................................................................................... 16

3 MATERIAIS COMUMENTE UTILIZADOS NA PRODUÇÃO DE BCP ........... 18

3.1 CIMENTO PORTLAND ........................................................................................... 18

3.2 AGREGADO GRAÚDO ........................................................................................... 19

3.3 AGREGADO MIÚDO ............................................................................................... 19

3.4 ÁGUA ........................................................................................................................ 20

3.5 ADITIVOS ................................................................................................................. 20

3.6 ADIÇÕES ................................................................................................................... 21

4 DOSAGEM DOS BLOCOS DE CONCRETO PARA PAVIMENTÇÃO ............. 22

4.1 TRAÇO UTILIZADO................................................................................................. 22

4.2 COMENTÁRIO SOBRE O MÉTODO DE DOSAGEM .......................................... 24

5 PROGRAMA EXPERIMENTAL ............................................................................. 25

5.1 CARACTERÍZAÇÃO DOS MATERIAIS UTILIZADOS ....................................... 25

5.1.1 Cimento .................................................................................................................. 25

5.1.2 Agregado Miúdo .................................................................................................... 26

5.1.3 Agregado Graúdo .................................................................................................. 28

5.1.4 Água ........................................................................................................................ 28

5.1.5 Adições Minerais ................................................................................................... 29

5.1.5.1 Cinza Volante (CV) .............................................................................................. 29

5.1.5.2 Sílica Ativa (SA) .................................................................................................. 29

5.1.5.3 Metacaulim (MC) ................................................................................................. 30

5.2 CARACTERÍZAÇÃO DO EQUIPAMENTO UTILIZADO .................................... 31

5.3 PROCEDIMENTOS DE PRODUÇÃO, CURA E AMOSTRAGEM ....................... 31

5.3.1 Características do Concreto Produzido para Moldagem de BCP .................... 31

5.3.2 Procedimento de Cura dos BCP .......................................................................... 35

5.3.3 Procedimento de Amostragem dos BCP para Ensaios ...................................... 36

Page 10: AVALIAÇÃO DO DESEMPENHO DE BLOCOS DE CONCRETO PARA PAVIMENTAÇÃO COM METACAULIM E SÍLICA ATIVA

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5.4 ENSAIOS REALIZADOS ......................................................................................... 36

5.4.1 Resistência à Compressão ..................................................................................... 37

5.4.2 Absorção Relativa de Água .................................................................................. 40

6 APRESENTAÇÃO E DISCUSSÃO DOS RESULTADOS ..................................... 42

6.1 APRESENTAÇÃO DOS RESULTADOS ................................................................ 42

6.1.1 Resistência à Compressão ..................................................................................... 42

6.1.2 Absorção Relativa de Água .................................................................................. 52

6.2 ANÁLISE DOS RESULTADOS ............................................................................... 56

6.2.1 Resistência à Compressão ..................................................................................... 56

6.2.2 Absorção Relativa de Água .................................................................................. 64

6.2.3 Aspecto Superficial e Coloração dos BCP............................................................ 64

6.3 RELAÇÃO CUSTO / RESISTÊNCIA À COMPRESSÃO ....................................... 65

7 CONSIDERAÇÕES FINAIS ..................................................................................... 68

7.1 CONSIDERAÇÕES GERAIS ................................................................................... 68

7.2 CONSIDERAÇÕES QUANTO À ABSORÇÃO DE ÁGUA ................................... 68

7.3 CONSIDERAÇÕES QUANTO À RESISTÊNCIA À COMPRESSÃO ................... 69

REFERÊNCIAS.............................................................................................................. 70

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1 INTRODUÇÃO

Os blocos de concreto para pavimentação (BCP) compõem os pavimentos intertravados e

constituem uma brilhante e eficaz solução para uso em ruas, calçadas, calçadões e praças,

sendo hoje largamente difundido no Brasil. Os primeiros BCP foram produzidos na Alemanha

no final do século XIX e já havia nesta época uma preferência muito significativa por esse

produto (MEYER, 1981 apud OLIVEIRA, 2004).

Dados da Associação Brasileira dos Fabricantes de Concreto para Alvenaria e Pavimentação

mostram que o consumo dos pisos intertravados de concreto no país dobrou nos últimos três

anos, assim como o número de fábricas (ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE CIMENTO

PORTLAND, 2002).

As formas, cores e texturas dos BCP e os padrões de assentamento são extraordinariamente variados, permitindo explorar harmonicamente essa característica dos pontos de vista arquitetônico e paisagístico. Os pavimentos intertravados de concreto refletem melhor a luz do que outros tipos de superfície e proporcionam ao usuário e ao meio ambiente excepcional conforto térmico, já que o calor produzido pela incidência dos raios solares é rapidamente dispersado no ar – ao contrário de pisos mais escuros, que acumulam calor e o liberam lentamente (http\\www.blocobrasil.com.br).

Os pavimentos intertravados com BCP aliam resistência dos pavimentos rígidos de concreto com a flexibilidade dos pavimentos asfálticos. Este tipo de pavimento possui grande facilidade de colocação, tanto manual quanto mecânica, e reduz o tempo global de execução, se comparado com os pavimentos asfálticos e de concreto. Além disso, apresentam nível sonoro inferior ou similar ao dos pavimentos asfálticos em velocidades de até 60 km/h, o que o torna muito adequado para zonas urbanas. A vida útil das peças pode variar entre 30 e 50 anos e, embora apresente um custo inicial superior ao dos demais pavimentos, o custo real a médio e longo prazo se mostra vantajoso (REVISTA TÉCHNE, nº 60, p 24-25).

Outro dado relevante é que os BCP constituem pisos permeáveis, o que contribui muito para

uma melhor drenagem de águas pluviais nos centros urbanos. Com o intuito de se conseguir

boa drenagem, deve-se ter cuidado com as inclinações longitudinais e com os caimentos

transversais, não relegando os princípios da pavimentação e os cuidados no projeto de

drenagem.

Algumas das principais vantagens da pavimentação com BCP (FERREIRA, 1991 apud

OLIVEIRA, 2004) são:

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a) Baixo custo de manutenção, sendo recomendada para regiões em fase de crescimento;

b) pode ser posta em serviço imediatamente após a execução;

c) proporciona boa superfície de rolamento para velocidade de até 80 km/h;

d) geralmente utiliza mão-de-obra não especializada;

e) efeito estético devido a diversidades nas formas e cores;

f) baixo custo devido à fabricação industrializada;

g) adequadamente projetada e executada, proporciona elevada vida útil.

São poucos os trabalhos disponíveis sobre a tecnologia de concreto para fabricação de BCP.

Isto, aparentemente, devido à dificuldade de acesso aos equipamentos de vibro-compressão e

pelo fato dos concretos secos (tipo de concreto empregado na produção dos blocos para

pavimentação) não alcançarem o mesmo status dos concretos convencionais e de alto-

desempenho.

Dessa forma, optou-se em avaliar as potencialidades resultantes da utilização de super-

pozolanas, como metacaulim e sílica ativa, na fabricação de blocos intertravados de concreto

para pavimentação (BCP). Absorção de água e, principalmente, resistência à compressão,

foram, respectivamente, as propriedades físicas e mecânicas analisadas para dar uma

indicação geral comparativa da qualidade do produto pesquisado.

1.1 OBJETIVOS

Conforme o exposto, o objetivo principal deste trabalho consiste na avaliação do desempenho

de BCP moldados com metacaulim e sílica ativa, quanto às propriedades de resistência

mecânica à compressão e absorção de água. Para tal, foram produzidos BCP com 10% de

substituição de cimento – em volume, tanto para metacaulim como para sílica ativa, para

efeito comparativo ao traço de referência. Cabe salientar que não houve alteração no método

de dosagem. Assim, utilizou-se o mesmo traço para fabricação dos BCP pela empresa

colaboradora nesta pesquisa.

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1.2 LIMITAÇÕES DA PESQUISA

Para que fosse possível realizar a pesquisa em tempo hábil, considerando sempre a

disponibilidade e a colaboração da empresa de pré-moldados que forneceu as suas instalações,

mão-de-obra e materiais, foram realizadas apenas três moldagens de BCP. Isto em função da

necessidade de realização de ensaios em blocos com idade de 28 dias e da disponibilidade de

matéria prima para fabricação dos BCP.

Em função da quantidade limitada de materiais disponíveis, optou-se por realizar

comparações com um teor único de substituição, sendo adotado o valor de 10% em volume

tanto para metacaulim como para sílica ativa. Este teor foi definido por ser amplamente

difundido como o mais eficaz para misturas com relação água/aglomerante baixa e para

concretos de alto desempenho.

Para não alterar a programação, bem como a linha de produção da empresa, foi possível

apenas produzir um dos três modelos de BCP que a empresa fabrica. Assim, estes foram

produzidos utilizando uma máquina vibro-compressora hidráulica, com uma matriz declarada

do tipo holandês. O modelo holandês (H4) caracteriza-se pelo seu formato geométrico regular

e retangular com comprimento de 200 mm, largura de 100 mm e altura de 40 mm. Porém, a

altura encontra-se fora das especificações da NBR 9781/87, que a limita a 60 mm.

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2 PROPRIEDADES E CARACTERÍSTICAS DO CONCRETO SECO E

DOS BLOCOS DE CONCRETO PARA PAVIMENTAÇÃO

Neste capítulo são descritas algumas propriedades e características relevantes relativas aos

blocos de concreto para pavimentação e ao concreto seco destinado à fabricação dos mesmos.

2.1 CONCRETO SECO

OLIVEIRA (2004, p. 8) menciona que os concretos estruturais normais, ou também chamados

plásticos, caracterizam-se pelo elevado consumo de água, além da quantidade necessária à

hidratação do cimento, para obtenção de uma mistura plástica e com consistência

conveniente, capaz de ser, perfeitamente, adensada. Essa característica permite que esses

concretos sejam aplicados com certa facilidade, sendo que a retirada do ar aprisionado às

misturas, geralmente, é feita mediante equipamentos simples, tais como vibradores de

imersão.

A água utilizada além da necessária para hidratação do cimento e obtenção de uma

trabalhabilidade adequada resulta em poros na pasta de cimento, reduzindo significativamente

a resistência mecânica após o completo endurecimento. Para concretos plenamente adensados,

a resistência é inversamente proporcional à relação água / cimento. Esta relação é expressa

como uma “lei” estabelecida por Duff Abrams, em 1919:

ca

k

kfcj

/2

1=

Onde: fcj = Resistência do concreto na idade j dias;

k1 e k2 = Constantes que dependem dos materiais empregados;

a/c = Relação água / cimento do concreto.

Page 15: AVALIAÇÃO DO DESEMPENHO DE BLOCOS DE CONCRETO PARA PAVIMENTAÇÃO COM METACAULIM E SÍLICA ATIVA

14

O concreto seco é empregado na produção de tubos, concreto projetado via seca, concreto

compactado a rolo, blocos de alvenaria e produção de BCP, entre outros. Este tipo de

concreto, segundo OLIVEIRA (2004, p. 10), caracteriza-se pela baixa relação água / cimento,

grande consistência, alta coesão e pela forma com que o ar aprisionado é retirado.

“O concreto seco pode ser definido como um concreto com consistência significativamente

superior aos concretos plásticos, devido a menor quantidade de água empregada”

(MARCHAND et al., 1996 apud OLIVEIRA, 2004, p. 10). Assim, devido a esta característica

especial, torna-se necessária a utilização de equipamentos de vibro-compressão para a

moldagem dos BCP, objetivando conferir alta compacidade ao produto final.

OLIVEIRA (2004, p. 10) destaca que, via de regra, o concreto seco não segue a risca a “Lei

de Abrams”, uma vez que reduções na relação água / cimento não melhoram a resistência à

compressão. O mesmo autor ainda ressalta que por se tratar de um concreto de baixo teor de

água, a relação água / cimento não é o fator determinante da porosidade das peças, sendo que,

quantidades maiores de água, melhoram, consideravelmente, a trabalhabilidade da mistura,

diminuindo o atrito interno entre os grãos e facilitando a compactabilidade da mesma.

VARGAS (2002, p. 71), por outro lado, considera que se houver excesso de água na dosagem,

podem ocorrer problemas de desmoldagem e de deformações indesejadas nos blocos.

“Para a fabricação de blocos de concreto utiliza-se cimento Portland, agregado miúdo (areia

natural e/ou artificial) e agregado graúdo (pedrisco)” (VARGAS, 2002, p. 51). As principais

propriedades requeridas no estado endurecido, como textura superficial – relacionada com a

composição granulométrica da mistura, resistência à compressão e absorção de água, além da

mistura apresentar boa coesão e trabalhabilidade, estão relacionadas diretamente com as

características e regulagens da máquina de vibro-compressão utilizada para fabricação dos

BCP.

2.2 RESISTÊNCIA À COMPRESSÃO

MEHTA & MONTEIRO (1994; p. 44) definem a resistência de um material a capacidade de

este resistir à tensão sem ruptura, sendo que a ruptura é algumas vezes identificada com o

aparecimento de fissuras. Ou seja, no caso de concretos, a resistência está relacionada com a

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tensão requerida para causar a fratura e, também, ao grau de ruptura no qual a tensão aplicada

alcança seu valor máximo.

“Na compressão, o modo de ruptura, quando comparado à tração uniaxial, é menos frágil

porque consideravelmente mais energia é necessária para gerar e aumentar as fissuras na

matriz” (MEHTA & MONTEIRO, 1994; p. 46). Os mesmos autores ainda admitem, que num

ensaio de compressão uniaxial em concreto, nenhuma fissura é iniciada na matriz até pouco

acima de 50% da tensão de ruptura. A partir deste estágio, um sistema estável de fissuras,

designadas “fissuras de cisalhamento”, já existe nas proximidades do agregado graúdo e, a

níveis mais elevados de tensões, começam a aparecer fissuras também no interior da matriz.

Quando as fissuras na matriz se unem com as fissuras de cisalhamento ocorre, então, a

ruptura.

A resistência à compressão dos BCP é o principal parâmetro de controle de qualidade dos

blocos, sendo que esse valor não exerce grande influência no comportamento estrutural dos

pavimentos, quando limitada entre 20 e 60 MPa (SHACKEL, 1980 apud OLIVEIRA, 2004; p.

12). Conforme a NBR 9781 (ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS,

1987), a resistência característica estimada à compressão dos BCP, calculada de acordo com

as prescrições da NBR 9780 (ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS,

1987), deve ser 35 MPa para solicitações de veículos comerciais de linha ou 50 MPa quando

houver tráfego de veículos especiais ou solicitações capazes de produzir acentuados efeitos de

abrasão.

Conforme Oliveira (2004, p. 14) a Associação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT) adotou

o ensaio de carregamento parcial como sendo o método de ensaio normalizado para a

determinação da resistência à compressão dos blocos empregados em pavimentação. Este

ensaio é feito por meio de placas auxiliares circulares (NBR 9780/87) colocadas em contato

com as duas faces da peça e perfeitamente alinhadas, simulando um “puncionamento duplo”.

Para tentar minimizar as influências das dimensões dos BCP nos resultados do ensaio, é

necessário que se adote fatores de correção em função da altura dos mesmos. “Os blocos com

80 mm de altura nominal foram tomados como padrão (fator de correção igual a 1,0) e para os

blocos com altura nominal de 60 mm e 100 mm foram aplicados fatores de minoração e

majoração, respectivamente” (OLIVEIRA, 2004; p. 15). Os fatores de correção mencionados

Page 17: AVALIAÇÃO DO DESEMPENHO DE BLOCOS DE CONCRETO PARA PAVIMENTAÇÃO COM METACAULIM E SÍLICA ATIVA

16

anteriormente são apresentados na tabela 1 em função das alturas especificadas pela NBR

9780 (ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNCIAS, 1987).

Tabela 1: fatores de correção dos blocos em função das alturas especificadas pela NBR 9780/87

altura dos blocos (mm) fator de correção

60 0,95

80 1,00

100 1,05

(fonte: NBR 9780/87)

2.3 ABSORÇÃO DE ÁGUA

Neville (1982; p. 412) denomina de concreto durável aquele que resista às condições para que

foi projetado, por muitos anos. A ausência de durabilidade pode ser causada pelo meio

ambiente em que o concreto está exposto ou por causas internas do próprio concreto. Sobre a

durabilidade do concreto, Neville (1982, p. 412) ainda cita:

As causas internas podem ser a reação álcali-agregado, variações de volume devidas às diferenças entre as propriedades térmicas do agregado e da pasta de cimento e, principalmente, a permeabilidade do concreto. Esta última é a principal determinante da vulnerabilidade do concreto aos agentes externos de modo que, para ser durável, um concreto tem que ser impermeável.

Além dos poros da pasta de cimento e dos agregados, o concreto como um todo contém

vazios causados também por um adensamento incompleto. Estes vazios ocupam de 1% a 10%

do volume do concreto. “Sendo o concreto plenamente adensado, é a permeabilidade da pasta

que tem maior efeito sobre a permeabilidade dos concretos” (NEVILLE, 1982; p. 413).

Neville (1982) ressalva ainda que o volume ocupado pelos poros do concreto, que não deve

ser confundido com a permeabilidade, é medido pela absorção e que as duas quantidades não

estão, necessariamente, relacionadas. Usam-se diversos métodos para determinar a absorção

de água em concretos, mas ela é, normalmente, medida secando-se uma amostra até a

constância de massa, imergindo-a, em seguida, em água e determinando-se o acréscimo de

Page 18: AVALIAÇÃO DO DESEMPENHO DE BLOCOS DE CONCRETO PARA PAVIMENTAÇÃO COM METACAULIM E SÍLICA ATIVA

17

massa expressa em porcentagem de massa seca. Porém, Neville (1982, p. 414) ainda descreve

sobre um dos motivos de variações dos valores em ensaios de absorção de água:

[...] a secagem em temperaturas normais pode não ser suficiente para remover toda água; por outro lado, a secagem, em temperaturas elevadas, pode remover parte da água combinada. A absorção não pode, portanto, ser usada como medida da qualidade de um concreto, mas grande parte dos concretos de boa qualidade tem absorção bem abaixo de 10%.

Com relação à absorção, vale ressaltar que as normas brasileiras não especificam limites de

absorção para os BCP empregados em pavimentação. Pagnussat (2004; p. 88) considera que,

embora não existam normas nacionais específicas de absorção de água para blocos de

concreto para pavimentação, esta é uma característica importante a ser considerada, pois tem

reflexo direto na qualidade do bloco produzido, bem como das condições de serviço do

pavimento. Blocos com alta absorção de água, além de alcançarem baixa resistência

mecânica, permitem a lixiviação de elementos químicos mais facilmente, favorecendo o

aparecimento de eflorescências.

Page 19: AVALIAÇÃO DO DESEMPENHO DE BLOCOS DE CONCRETO PARA PAVIMENTAÇÃO COM METACAULIM E SÍLICA ATIVA

18

3 MATERIAIS COMUMENTE UTILIZADOS NA PRODUÇÃO DE BCP

Os principais materiais e mais freqüentemente utilizados para a produção de BCP são o

cimento Portland, agregados graúdos e miúdos e água. Eventualmente usam-se algumas

adições minerais e aditivos químicos.

3.1 CIMENTO PORTLAND

Normalmente as indústrias de pré-moldados vêm utilizando essencialmente três tipos de

cimento: o de alta resistência inicial resistente a sulfatos (CP V-ARI RS), o pozolânico (CP

IV) e o composto com pozolana (CP II – Z). A NBR 9781 (ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA

DE NORMAS TÉCNICAS, 1987) apenas menciona o fato de os cimentos utilizados para

produção de BCP obedeçam a suas respectivas normas, independentemente do tipo.

Há uma preferência pela utilização do CP V-ARI RS, pois alcançam altos níveis de resistência

mecânica inicial nas primeiras idades. Esta escolha é devida ao fato da necessidade de

desforma e paletização com menos de 24 horas após os blocos serem produzidos e com menor

possibilidade de quebra ou lascamento. Mas, o mais importante é a garantia de uma maior

resistência em baixas idades, possibilitando uma entrega mais rápida dos BCP ao cliente final.

Oliveira (2004, p. 21) comenta que o consumo de cimento nos blocos pré-moldados é

relativamente elevado (traços variando de 1:3 a 1:7 em massa), comparando-se com blocos de

alvenaria (traços 1:7 a 1:14), devido aos níveis de resistência especificados pela NBR 9781

(ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS, 1987) – 35 e 50 MPa.

A resistência mecânica dos BCP não está somente ligada ao consumo de cimento

(determinante do custo final do produto), mas também a regulagens e ao tipo de equipamento

de vibro-compressão e, não menos importante, ao tempo e forma de vibração. Assim,

conforme as características da máquina e do tempo e forma de vibração, os BCP podem ter

uma compacidade maior, resultando numa maior resistência à compressão, com um mesmo

consumo de cimento. Conforme Oliveira (2004, p. 21), um consumo muito elevado pode

dificultar muito a produção dos blocos, em função de níveis de coesão muito elevados.

Page 20: AVALIAÇÃO DO DESEMPENHO DE BLOCOS DE CONCRETO PARA PAVIMENTAÇÃO COM METACAULIM E SÍLICA ATIVA

19

3.2 AGREGADO GRAÚDO

Conforme Mehta & Monteiro (1994, p. 240), o termo agregado graúdo é usado para descrever

partículas maiores do que 4,8 mm (retidas na peneira N° 4). Tipicamente estas partículas

variam de 4,8 mm a 50 mm, exceto para concreto massa, que pode conter agregado graúdo de

até 150 mm.

Os agregados graúdos empregados para BCP são os provenientes do britamento de rochas

estáveis (britas “0” ou “1”). Estes são mais indicados por apresentarem, geralmente, uma

melhor aderência com a pasta de cimento, favorecendo a obtenção de resistências mecânicas

mais elevadas.

“Quanto à dimensão máxima característica, usualmente, empregam-se agregados com

diâmetros inferiores a 9,5 mm (brita “0”) para obter um melhor acabamento superficial”

(RODRIGUES, 1984 apud OLIVEIRA, 2004; p. 21).

3.3 AGREGADO MIÚDO

Mehta & Monteiro (1994, p. 240) mencionam que o termo agregado miúdo é utilizado para

partículas menores do que 4,8 mm e normalmente não inferiores, em dimensão, a 75 µm

(peneira Nº 200). Em geral, os agregados miúdos utilizados tanto em concretos plásticos com

em concretos secos são areias provenientes de rios e jazidas naturais.

Em BCP também se pode lançar uso de agregados miúdos artificiais, como por exemplo, pó-

de-brita basalto, resultante do processo de britamento de rochas estáveis para produção de

agregado graúdo. Estes são menos usados em função da disponibilidade em determinadas

regiões e pelo formato mais anguloso e alongado dos grãos, dificultando a moldagem dos

blocos (também requerem mais pasta de cimento para produzir misturas mais trabalháveis e,

portanto, aumentam o custo do concreto).

Oliveira (2004, p. 22) menciona que geralmente os fabricantes de BCP utilizam areias médias,

com módulos de finura variando entre 2,5 e 3,2 evitando areias grossas que dificultam a

compactação devido ao fenômeno de interferência entre partículas.

Page 21: AVALIAÇÃO DO DESEMPENHO DE BLOCOS DE CONCRETO PARA PAVIMENTAÇÃO COM METACAULIM E SÍLICA ATIVA

20

A distribuição das areias médias deve ser contínua, pois a falta de continuidade desse material

pode comprometer seriamente a qualidade final dos blocos (FERREIRA, 1991; MEDEIROS,

1993 apud OLIVEIRA, 2004, p. 22).

3.4 ÁGUA

A água, para moldagem de BCP, segue as mesmas recomendações que para concretos

plásticos. Deve ser isenta de substâncias que possam vir a prejudicar as reações de hidratação

do cimento (RODRIGUES, 1984 apud OLIVEIRA, 2004).

“A quantidade de água empregada em um concreto seco gira em torno de 5 a 7,5 %; valores

estes inferiores, quando comparados com as quantidades utilizadas na confecção de concretos

plásticos” (8 a 12 %) (OLIVEIRA, 2004). Tango (1994) apud Oliveira (2004) menciona que,

desde que não haja prejuízo na desforma e alteração no formato do bloco, a quantidade de

água ideal é a máxima possível compatível com a máquina vibro-compressora.

3.5 ADITIVOS

Mehta & Monteiro (1994) mencionam que os aditivos para concretos são produtos que

adicionados em pequena quantidade ao concreto de cimento Portland modificam algumas de

suas propriedades, adequando-as melhor a determinadas condições.

Para RODRIGUES (1984) apud Oliveira (2004), o aditivo que pode interessar no caso

específico de blocos de concreto para pavimentação é o incorporador de ar, pois os aditivos

plastificantes e superplastificantes necessitam de uma quantidade mínima de água, superior a

quantidade empregada nos concretos secos.

Para LEVITT (1982) apud Oliveira (2004), dependendo da mistura e do tipo de aditivo, as

quantidades utilizadas variam de 100 a 500 ml para cada saco de 50 kg de cimento.

Entretanto, Mehta & Monteiro (1994) salientam que uma vez que o aditivo incorporador de ar

torna as partículas de cimento hidrófobas, um excesso de aditivo pode causar um

retardamento excessivo na hidratação do cimento.

Page 22: AVALIAÇÃO DO DESEMPENHO DE BLOCOS DE CONCRETO PARA PAVIMENTAÇÃO COM METACAULIM E SÍLICA ATIVA

21

Esses aditivos têm como objetivo incorporar minúsculas bolhas de ar ao concreto, melhorando

propriedades como trabalhabilidade e coesão, facilitando a compactação da mistura e

melhorando a compacidade (atua como lubrificante). Marchand (1998) apud Oliveira (2004)

afirma, contudo, que quando a quantidade de água adicionada à mistura é significativamente

reduzida, como no caso dos concretos secos, a água tende, primeiramente, a envolver a

superfície dos sólidos, prejudicando o funcionamento do aditivo.

3.6 ADIÇÕES

As adições minerais mais comumente utilizadas para BCP são os subprodutos da queima do

carvão e da fabricação do ferro fundido: cinzas volantes e as escórias de alto-forno,

respectivamente. Têm como principais objetivos a substituição parcial de cimento, com

redução de custos, e adição de finos para melhorar propriedades, tais como, trabalhabilidade e

coesão.

Mehta & Monteiro (1994) definem pozolana como um material silicoso ou sílico-aluminoso

que em si mesmo possui pouca ou nenhuma propriedade cimentante, mas numa forma

finamente dividida e na presença de umidade, reage quimicamente com hidróxido de cálcio a

temperaturas ambientes para formar compostos com propriedades cimentantes. Assim, o

efeito pozolânico, de acordo com Oliveira (2004), contribui de forma a reduzir a deterioração

dos blocos, sob ação de ácidos, e também o surgimento de eflorescências.

Page 23: AVALIAÇÃO DO DESEMPENHO DE BLOCOS DE CONCRETO PARA PAVIMENTAÇÃO COM METACAULIM E SÍLICA ATIVA

22

4 DOSAGEM DOS BLOCOS DE CONCRETO PARA PAVIMENTAÇÃO

Existem alguns métodos de dosagem sugeridos por alguns fabricantes de máquinas vibro-

compressoras e por pesquisadores empregados para blocos de concreto para alvenaria e

também para BCP. Cada método busca alcançar sempre o critério de desempenho exigido

pela norma atualmente vigente para BCP que é a resistência à compressão. Além disso, o

acabamento superficial dos blocos também entra como parâmetro no momento da dosagem,

pois se trata de um critério muito importante de aceitação pelo cliente final.

4.1 TRAÇO UTILIZADO

Devido à inexistência de prescrição normativa para dosagem de blocos de concretos para

pavimentação e como cada método está intimamente relacionado com as características

particulares de cada máquina vibro-compressora, optou-se por fazer uso do traço utilizado

pela empresa colaboradora deste trabalho para a moldagem dos BCP, sem alterar o método de

dosagem. Esta metodologia de dosagem baseia-se no ajuste dos agregados graúdo e miúdo, de

maneira que a mistura resultante enquadre-se em uma faixa granulométrica pré-estabelecida.

A COLUMBIA, fabricante de máquinas de vibro-compressão, conforme Oliveira (2004),

também propõe um método de dosagem baseado em ajustes granulométricos dos agregados,

cuja faixa de granulometria recomendada (figura 1) provém de anos de experiências com seus

equipamentos.

Além da faixa granulométrica proposta pela empresa colaboradora com a pesquisa (figura 2),

esta recomenda ainda que os agregados (graúdos e miúdos) não devem apresentar alterações

quanto a impurezas e principalmente quanto à granulometria, pois podem comprometer

sensivelmente a qualidade dos blocos. Os agregados graúdos, impreterivelmente, devem

apresentar dimensão máxima característica menor ou igual a 9,5 mm de diâmetro. Para os

agregados miúdos, usa-se de dois a três tipos de areia com diferentes distribuições

granulométricas, para que se torne possível a composição, conforme a curva recomendada.

Page 24: AVALIAÇÃO DO DESEMPENHO DE BLOCOS DE CONCRETO PARA PAVIMENTAÇÃO COM METACAULIM E SÍLICA ATIVA

23

0

5

10

15

20

25

9,5 4,8 2,4 1,2 0,6 0,3 0,15 Fundo

Peneiras (mm)

% r

etid

o

Figura 1: faixa granulométrica para BCP (COLUMBIA, 1986 apud OLIVEIRA, 2004)

0

5

10

15

20

25

30

9,5 4,8 2,4 1,2 0,6 0,3 0,15 Fundo

Peneiras (mm)

% r

etid

o

Figura 2: faixa granulométrica para BCP modelo H4 (baseado em: indústria de concreto colaboradora)

Nota-se, comparando as figuras 1 e 2, que há uma diferença sensível nas duas faixas ou

curvas granulométricas propostas. Isto se deve à disponibilidade de diversidades de agregados

em cada região.

Na empresa, como aglomerante, além do cimento Portland de alta resistência inicial (CP V-

ARI RS), usa-se adição de cinza volante. Sua utilização em BCP tem o objetivo de agregar

finos na mistura, bem como obter um melhor acabamento e facilitar a moldagem, produzindo

Page 25: AVALIAÇÃO DO DESEMPENHO DE BLOCOS DE CONCRETO PARA PAVIMENTAÇÃO COM METACAULIM E SÍLICA ATIVA

24

blocos com maior coesão, além de contribuir na redução de eflorescências. Tem papel

determinante na redução de custos de matéria-prima quando adicionada ao concreto, pois

possibilita a redução de consumo de cimento. A proporção, em massa, considerada ótima e

que satisfaz estes objetivos é de 1,0 : 0,5 (cim:cv).

As demais recomendações da empresa colaboradora referente à fabricação de blocos

intertravados de concreto, tipo “holandês” de 4,0 cm de altura (H4), relativo ao traço, podem

ser analisadas na tabela 2 que segue:

Tabela 2: recomendações referentes ao traço de BCP modelo H4

H (%)

a/aglom m a p C

(kg/m3) α

6,0 0,40 8,50 7,50 1,00 230,00 0,90

H(%) - teor de umidade a/aglom - relação água/aglomerante m - areia + brita a - areia p - brita C - consumo teórico de cimento, desprezando os vazios α - teor de argamassa

(fonte: indústria de concreto colaboradora)

4.2 COMENTÁRIO SOBRE O MÉTODO DE DOSAGEM

O método de dosagem utilizado pela empresa colaboradora, assim como o método proposto

pela COLUMBIA, por serem baseados em curvas granulométricas dos agregados

empregados, apresenta-se sob forma bastante simples de utilização. Porém, como comenta

Oliveira (2004), este proporcionamento ideal entre os agregados, em função de curvas ou

faixas granulométricas pré-estabelecidas, nem sempre é viável de ser aplicado. Em alguns

casos, quando não se dispõem de agregados com granulometrias específicas para arranjar a

faixa desejada, ou quando a região carece de uma diversidade dos mesmos, não há como

compor as misturas que se aproximem da curva almejada.

Page 26: AVALIAÇÃO DO DESEMPENHO DE BLOCOS DE CONCRETO PARA PAVIMENTAÇÃO COM METACAULIM E SÍLICA ATIVA

25

5 PROGRAMA EXPERIMENTAL

Neste capítulo são descritas as características dos materiais utilizados na produção dos BCP

na fase experimental, alguns detalhes relativos ao equipamento (máquina de vibro-

compressão), os procedimentos de produção, cura e amostragem e, ainda, os ensaios

propostos e realizados.

5.1 CARACTERIZAÇÃO DOS MATERIAIS UTILIZADOS

Neste item são apresentadas as principais características de todos os materiais utilizados na

dosagem e confecção dos BCP. Algumas características foram determinadas em laboratório,

como distribuição granulométrica dos agregados e dimensão máxima característica, e outras

fornecidas por fabricantes e fornecedores.

5.1.1 Cimento

A escolha do cimento mais adequado deve sempre levar em conta as questões já mencionadas

no item 3.1. Assim, o cimento utilizado foi o CP V – ARI-RS por ser este o material

disponível e normalmente usado na empresa colaboradora com a pesquisa para fabricação de

BCP. Conforme o fabricante e fornecedor (CIMPOR/CIMBAGÉ), a massa específica deste

material é de 3,00 kg/dm3.

A não alteração do tipo de cimento utilizado é particularmente interessante, pois dessa forma

não se modificam, o que é fundamental, as características desejáveis de que os blocos

adquiram, como de costume, resistências iniciais elevadas. Este fato torna-se ainda mais

fundamental devido ao objetivo deste estudo que é analisar, de maneira comparativa, o

comportamento dos pré-moldados para pavimentação com substituição de cimento por

superpozolanas, sem a alteração de métodos de dosagem e materiais constituintes.

Page 27: AVALIAÇÃO DO DESEMPENHO DE BLOCOS DE CONCRETO PARA PAVIMENTAÇÃO COM METACAULIM E SÍLICA ATIVA

26

5.1.2 Agregado Miúdo

Foram utilizadas três areias para a confecção dos blocos, sendo elas: grossa, média e muito

fina. A escolha e o uso destas areias têm como objetivo compor a faixa granulométrica

recomendada para a confecção de BCP modelo H4. As areias grossa e média são provenientes

do Rio Jacuí/RS, enquanto a areia fina, de jazidas naturais escavadas em Viamão/RS.

A caracterização das três areias, como distribuição granulométrica, módulo de finura e

dimensão máxima característica, está exposta nas tabelas 3, 4 e 5.

Tabela 3: distribuição granulométrica da areia grossa utilizada

peneira % retido % acumulado

9,5 mm 0 0

4,8 mm 11 11

2,4 mm 48 59

1,2 mm 20 79

0,6 mm 9 88

0,3 mm 9 97

0,15 mm 3 100

< 0,15 mm 0 0

dimensão máxima característica (DMC): 9,5 mm

massa específica = 2,66 kg/dm3

módulo de finura = 4,34

(fonte: dados fornecidos pela empresa colaboradora)

Apesar do módulo de finura desta areia grossa estar acima do intervalo recomendado de 2,5 a

3,2, como mencionado no item 3.3, esta é utilizada pela empresa para que a curva

granulométrica dos agregados fique de acordo com a faixa granulométrica considerada ótima.

Page 28: AVALIAÇÃO DO DESEMPENHO DE BLOCOS DE CONCRETO PARA PAVIMENTAÇÃO COM METACAULIM E SÍLICA ATIVA

27

Tabela 4: distribuição granulométrica da areia média utilizada

peneira % retido % acumulado

4,8 mm 0 0

2,4 mm 0 0

1,2 mm 8 8

0,6 mm 26 34

0,3 mm 43 77

0,15 mm 20 97

< 0,15 mm 3 100

dimensão máxima característica (DMC): 2,4 mm

massa específica = 2,53 kg/dm3

módulo de finura = 2,17

(fonte: dados fornecidos pela empresa colaboradora)

Tabela 5: distribuição granulométrica da areia muito fina utilizada

peneira % retido % acumulado

4,8 mm 0 0,0

2,4 mm 0 0,0

1,2 mm 0 0,0

0,6 mm 13 13

0,3 mm 56 69

0,15 mm 30 99

< 0,15 mm 1 100

dimensão máxima característica (DMC): 1,2 mm

massa específica = 2,58 kg/dm3

módulo de finura = 1,81

(fonte: dados fornecidos pela empresa colaboradora)

Page 29: AVALIAÇÃO DO DESEMPENHO DE BLOCOS DE CONCRETO PARA PAVIMENTAÇÃO COM METACAULIM E SÍLICA ATIVA

28

5.1.3 Agregado Graúdo

O agregado graúdo utilizado, para fins de moldagem dos BCP modelo H4, foi a brita “0”. A

escolha se deve ao seu formato, em particular, pouco pontiagudo e angular (aumentando sua

massa unitária), a sua dimensão máxima característica (favorecendo um bom acabamento) e a

sua distribuição granulométrica (compondo de maneira satisfatória a faixa recomendada). Este

é de origem basáltica e sua distribuição granulométrica e características físicas estão

apresentadas na tabela 6.

Tabela 6: distribuição granulométrica da brita utilizada

peneira % retido % acumulado

9,5 mm 1 1,0

4,8 mm 84 85

2,4 mm 15 100

1,2 mm 0 0

0,6 mm 0 0

0,3 mm 0 0

0,15 mm 0 0

< 0,15 mm 0 0

dimensão máxima característica (DMC): 9,5 mm

massa específica = 2,93 kg/dm3

módulo de finura = 5,86

(fonte: dados fornecidos pela empresa colaboradora)

5.1.4 Água

A água potável utilizada nas concretagens foi proveniente da rede pública de abastecimento

local.

Page 30: AVALIAÇÃO DO DESEMPENHO DE BLOCOS DE CONCRETO PARA PAVIMENTAÇÃO COM METACAULIM E SÍLICA ATIVA

29

5.1.5 Adições Minerais

A caracterização das adições utilizadas no concreto seco para fabricação dos BCP está citada

nos itens que seguem.

5.1.5.1 Cinza Volante (CV)

De acordo com informações obtidas com a indústria de concretos que fabrica os BCP e que

possibilitou a execução deste trabalho, a massa específica da CV, para efeito de dosagem, é da

ordem de 2,28 kg/dm3. Esta é proveniente da COPELMI (Charqueadas/RS).

5.1.5.2 Sílica Ativa (SA)

Foi utilizada SA fornecida pela ELKEM MATERIAIS SOUTH AMERICA (Diadema/SP) na

substituição ao cimento de 10% em volume. De acordo com o fornecedor, as características

fornecidas pelo fabricante estão apresentadas na tabela 7.

Tabela 7: especificações técnicas da sílica ativa utilizada

tamanho médio partícula primária = 0,15µm

área superficial específica = 15 a 30 m2/g

massa específica = 2,20 kg/dm3

coloração = grafite

composição química (%)

SiO2 92,00

Fe2O3 1,20

Al2O3 0,70

CaO 0,20

MgO 0,20

Page 31: AVALIAÇÃO DO DESEMPENHO DE BLOCOS DE CONCRETO PARA PAVIMENTAÇÃO COM METACAULIM E SÍLICA ATIVA

30

5.1.5.3 Metacaulim (MC)

O MC utilizado na substituição ao cimento (10% em volume) é proveniente de Pantano

Grande/RS (CAULIM RIBEIRO Ltda). Conforme o fabricante e fornecedor, algumas

especificações técnicas estão expostas na tabela 8.

Tabela 8: especificações técnicas do metacaulim utilizado

granulometria

peneira % retido

200 < 2

325 < 15

área superficial = 6 m2/g

massa específica = 2,48 kg/dm3

coloração = rosa claro a creme

composição química (%)

SiO2 54,70

Al2O3 41,80

TiO2 0,14

Fe2O3 1,53

CaO 0,09

MgO 0,11

P2O5 0,02

Na2O 0,14

K2O 0,43

Page 32: AVALIAÇÃO DO DESEMPENHO DE BLOCOS DE CONCRETO PARA PAVIMENTAÇÃO COM METACAULIM E SÍLICA ATIVA

31

5.2 CARACTERIZAÇÃO DO EQUIPAMENTO UTILIZADO

O concreto seco próprio para moldagem de BCP foi produzido em um misturador de eixo

vertical. Neste equipamento está instalado um sensor de umidade para determinação do teor

de umidade ótimo da mistura através de microondas.

Os blocos de concreto para pavimentação foram moldados em uma máquina de vibro-

compressão hidráulica com capacidade de produção de vinte e um blocos por ciclo – para o

modelo tipo holandês (H). Cada ciclo de moldagem ocorre em um período de 20 segundos.

O concreto, quando pronto para moldagem, fica armazenado em um silo de armazenamento

disposto na parte superior da máquina. A distribuição do concreto na matriz dos blocos

(fôrmas que determinam o formato com precisão dimensional dos blocos) dá-se através de um

carrinho de massa (gaveta). É nessa etapa de espalhamento do concreto que se inicia a

vibração do mesmo, sendo este o momento de maior importância, pois o efeito da vibração

influencia diretamente a qualidade e o ciclo de produção. Neville (1988) apud Oliveira (2004)

comenta que a vibração fluidifica a componente argamassa da mistura, diminuindo o atrito

interno e acomodando melhor os agregados. A freqüência de rotação nesta etapa é

proporcionada por um motor de 7,5 cv conectado por um sistema de correia-polia a uma mesa

vibratória de eixo excêntrico. O sistema de compressão conta com um pistão hidráulico que

funciona como aplicador de carga, sendo esta transmitida ao concreto por um conjunto de

sapatas.

5.3 PROCEDIMENTOS DE PRODUÇÃO, CURA E AMOSTRAGEM

Nos itens que seguem estão apresentadas as características do concreto utilizado para

fabricação dos BCP modelo H4 e o procedimento de cura e amostragem dos mesmos.

5.3.1 Características do Concreto Produzido para Moldagem de BCP

A primeira etapa do trabalho consistiu em produzir BCP – modelo tipo H4, sem alteração da

dosagem do concreto seco proposta pela empresa, para servir como referência. Na seqüência,

foi feita a substituição, em volume, de 10% de cimento por metacaulim (MC) e, em outro

Page 33: AVALIAÇÃO DO DESEMPENHO DE BLOCOS DE CONCRETO PARA PAVIMENTAÇÃO COM METACAULIM E SÍLICA ATIVA

32

traço, a substituição, também em volume, de 10% de cimento por sílica ativa (SA). Como a

massa específica, tanto da SA como do MC, são menores do que a massa específica do CP-V

– ARI, para evitar um maior consumo de água na mistura, adotou-se efetuar a substituição em

volume.

Tanto a distribuição como a curva granulométrica dos agregados, equivalentes para os três

traços (REF, 10% MC e 10% SA), foi mantida dentro da faixa considerada ótima, como

podem ser analisadas na tabela 9 e figuras 3 e 4. Os traços em volume estão apresentados na

tabela 10. A proporção em massa seca para os referidos traços foi obtida através das

respectivas massas específicas. As principais características dos três traços elaborados e

produzidos, como teor de argamassa e umidade, relação água/cimento, consumo de cimento,

dentre outras, estão expressas na tabela 11.

Tabela 9: distribuição granulométrica da mistura de agregados utilizada

peneira % retido % acumulado

9,5 mm 0 0

4,8 mm 12 12

2,4 mm 27 39

1,2 mm 12 51

0,6 mm 12 63

0,3 mm 25 88

0,15 mm 11 99

< 0,15 mm 1 100

Page 34: AVALIAÇÃO DO DESEMPENHO DE BLOCOS DE CONCRETO PARA PAVIMENTAÇÃO COM METACAULIM E SÍLICA ATIVA

33

0

5

10

15

20

25

30

9,5 4,8 2,4 1,2 0,6 0,3 0,15 Fundo

Peneiras (mm)

% r

etid

o

Figura 3: curva granulométrica da mistura de agregados utilizada

0102030405060708090100

9,54,82,41,20,60,30,15Fundo

Peneiras (mm)

% r

etid

o ac

umul

ado

Figura 4: curva granulométrica acumulada da mistura de agregados

utilizada

Page 35: AVALIAÇÃO DO DESEMPENHO DE BLOCOS DE CONCRETO PARA PAVIMENTAÇÃO COM METACAULIM E SÍLICA ATIVA

34

Tabela 10: traços, em volume, empregados na fase experimental

traço cim cv MC ou SA ag am amf p

REF 1,00 0,66 - 8,76 2,78 3,90 1,18

10% MC

1,00 0,73 0,11 9,73 3,09 4,33 1,32

10% SA

1,00 0,73 0,11 9,73 3,09 4,33 1,32

cim - cimento cv - cinza volante MC - metacaulim SA - sílica ativa ag - areia grossa am - areia média amf - areia fina p - brita

Tabela 11: traços, em massa seca, empregados na fase experimental

traço H (%) a/c a/aglom cv MC ou SA m ag am amf p C (kg/m3) * α

REF 5,9 0,59 0,394 0,50 - 8,44 4,59 1,33 1,92 0,60 230,01 0,94

10% MC 6,0 0,66 0,399 0,56 0,09 9,39 5,10 1,48 2,14 0,67 207,01 0,94

10% SA 6,0 0,66 0,401 0,56 0,08 9,39 5,10 1,48 2,14 0,67 208,61 0,94

H(%) - teor de umidade a/c - relação água/cimento a/aglom - relação água/aglomerante

cv - cinza volante MC - metacaulim SA - sílica ativa

m - areia + brita ag - areia grossa am - areia média amf - areia fina p - brita C* - consumo teórico de cimento, desprezando os vazios internos α - teor de argamassa

Como ilustra a tabela 11, embora se verifique um aumento da relação água/cimento,

mantiveram-se constante o teor de umidade, a relação água/aglomerante e o teor de

argamassa. Isto se deve ao fato das substituições, tanto de metacaulim como de sílica ativa,

terem sido realizadas em volume. Seguindo o mencionado no item 3.4, a água utilizada nas

Page 36: AVALIAÇÃO DO DESEMPENHO DE BLOCOS DE CONCRETO PARA PAVIMENTAÇÃO COM METACAULIM E SÍLICA ATIVA

35

concretagens foi a máxima possível, a ponto de não provocar alterações dimensionais nos

BCP e não prejudicar na etapa de vibração, prensagem e desforma.

5.3.2 Procedimento de Cura dos BCP

Na empresa colaboradora com esta pesquisa, por ser de pequeno porte, não há câmara úmida

com controle de temperatura e umidade. Dessa forma, todos os artefatos de concreto para

pavimentação ali moldados, permanecem cerca de 24 horas curando no galpão da fábrica

empilhados, bandeja sobre bandeja (fôrmas), sob lonas plásticas, como está registrado nas

figuras 5 e 6, com o objetivo de manter temperaturas elevadas aproveitando o calor liberado

pela reação exotérmica de hidratação do cimento.

Figura 5: cura dos BCP sob lona plástica

Figura 6: disposição dos blocos ainda verdes sobre as bandejas

Page 37: AVALIAÇÃO DO DESEMPENHO DE BLOCOS DE CONCRETO PARA PAVIMENTAÇÃO COM METACAULIM E SÍLICA ATIVA

36

5.3.3 Procedimento de Amostragem dos BCP para Ensaios

Aproximadamente 24 horas após a moldagem dos BCP modelo tipo holandês de 4,0 cm (H4)

efetuava-se a seleção, identificação e separação destes para futuros ensaios mecânicos.

Foram produzidos 11,3 m2 de blocos, tanto para o traço de referência (REF) como para os

traços com 10% de substituição ao cimento de metacaulim e sílica ativa (10% MC e 10% SA

respectivamente), por dia, somente para testes e ensaios. Num total de 3 dias destinados à

produção de BCP para esta pesquisa, além dos blocos normalmente fabricados diariamente na

indústria, moldaram-se, então, aproximadamente 34 m2 para cada traço. Esta metragem

equivale a um total de 5095 peças, dentre os traços REF, 10% MC e 10% SA (1,0 m2

corresponde a 50 unidades).

Dos BCP disponibilizados para testes, para viabilizar os ensaios, devido ao tempo disponível

para tal, foram selecionados, em cada dia de produção, 1,8 m2 (30 blocos) de cada traço.

Assim, nos três dias foram separados 5,4 m2 de blocos para serem efetivamente usados como

amostras.

Cada bandeja contém 21 blocos. Assim, foram separados para testes, de cada bandeja

escolhida, 5 dos 21 BCP: quatro destinados para serem rompidos à compressão simples em 1,

3, 7 e 28 dias e um bloco para determinação da absorção relativa de água.

Para determinação da resistência à compressão simples foram separados 4,32 m2 (216 BCP)

para serem rompidos. Já para a verificação de absorção de água, outros 1,08 m2 (54 BCP)

foram separados.

5.4 ENSAIOS REALIZADOS

Nos itens que seguem estão apresentados os ensaios a que foram submetidos os BCP de

referência e os com substituição de metacaulim e sílica ativa ao cimento.

Page 38: AVALIAÇÃO DO DESEMPENHO DE BLOCOS DE CONCRETO PARA PAVIMENTAÇÃO COM METACAULIM E SÍLICA ATIVA

37

5.4.1 Resistência à Compressão

A resistência à compressão é o principal parâmetro de controle de qualidade dos BCP, como

já mencionado no capítulo 2. Resistências elevadas em baixas idades são de suma

importância, em se tratando de blocos para pavimentação. Assim, tanto o traço de referência

como os traços com substituição foram rompidos com 1, 3, 7 e 28 dias. A determinação da

resistência mecânica à compressão começou a ser avaliada com 1 dia devido à necessidade de

desforma e paletização de maneira acelerada deste tipo do artefato de concreto.

Os ensaios mecânicos para determinação da resistência à compressão foram realizados no

laboratório de acompanhamento de qualidade da empresa. Para tal, foi utilizada uma prensa

hidráulica manual analógica (EMIC) com carga máxima de 100 t com leituras a cada 200 kg.

As placas auxiliares de ensaio conforme a NBR 9780 (ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE

NORMAS TÉCNICAS, 1987) devem ser circulares e com diâmetro de 90 mm (6361,5375

mm2). Porém, como os BCP tipo H4 moldados na empresa possuem largura igual a 100 mm,

o procedimento do laboratório da empresa para evitar uma distribuição de cargas muito

próxima à face lateral do mesmo, visto que a diferença entre diâmetro das placas auxiliares

especificadas na norma e a largura do BCP é de apenas 10 mm, é utilizar placas auxiliares

seccionadas lateralmente, diminuindo assim sua área em 5,8 % (5992,57 mm2).

A NBR 9780 (ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS, 1987) também

determina que as superfícies de carregamento dos BCP sejam capeadas com argamassa de

enxofre ou similares e que após o capeamento, sejam imersos em água durante 24 horas para

que sejam rompidos completamente saturados. Como o número de ensaios à compressão

diários para acompanhamento da qualidade do produto é elevado, para agilizar o processo o

procedimento de ensaio proposto e utilizado pela empresa não contempla o capeamento.

Assim, a empresa utiliza elastômeros em substituição ao capeamento. As figuras 7 e 8

ilustram o equipamento e o suporte para BCP respectivamente. Na figura 9, observa-se em

detalhe um BCP modelo H4 posicionado no suporte com elastômeros.

Page 39: AVALIAÇÃO DO DESEMPENHO DE BLOCOS DE CONCRETO PARA PAVIMENTAÇÃO COM METACAULIM E SÍLICA ATIVA

38

Figura 7: prensa hidráulica manual analógica (EMIC)

Figura 8: detalhe do suporte com elastômeros e placas auxiliares utilizados junto à prensa

Page 40: AVALIAÇÃO DO DESEMPENHO DE BLOCOS DE CONCRETO PARA PAVIMENTAÇÃO COM METACAULIM E SÍLICA ATIVA

39

Figura 9: detalhe de um BCP posicionado no suporte com elastômeros

Por serem BCP especiais (H4 – 4,0 cm de altura) para demandas específicas, como tráfego de

veículos muito leves, estacionamentos e passeios, e pelo fato de não haver um fator de

multiplicação pré-determinado pela NBR 9780 (ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE

NORMAS TÉCNICAS, 1987), não se valeu da tabela 1 exposta anteriormente. Assim, para a

determinação da resistência à compressão (em MPa) destes artefatos de concreto apenas se

dividiu a carga de ruptura (em N) pela área de carregamento (5992,57 mm2) sem a utilização

de qualquer fator multiplicativo de resistência.

O fato de abdicar de um fator de multiplicação de resistência para blocos de diferentes alturas

tornou-se praticável devido a todos os BCP fabricados e ensaiados possuírem a mesma altura.

Esta é uma característica com muito pouca variação entre os blocos, ficando os valores

correspondentes à altura em uma faixa que varia de 38 a 41 mm.

Os blocos para ensaio à compressão com 3 e 7 dias eram armazenados ao ar livre em pilhas

conforme mostram as figuras 10 e 11. Estes eram protegidos de chuva, sol e variações de

temperaturas apenas pelos blocos externos das pilhas.

detalhe em cinza: BCP para ensaios detalhe em branco: BCP de proteção

Figura 10: esquema do armazenamento dos blocos para ensaio em

pilhas ao ar livre

Page 41: AVALIAÇÃO DO DESEMPENHO DE BLOCOS DE CONCRETO PARA PAVIMENTAÇÃO COM METACAULIM E SÍLICA ATIVA

40

Figura 11: palete com BCP para ensaio à compressão aos 3 e 7 dias

Os BCP separados para serem rompidos com 28 dias foram calçados sobre base de areia,

como pode ser visto na figura 12. Este procedimento visa simular as condições a que os BCP

estão expostos, quando calçados, absorvendo umidade do solo, sol e chuva, alterando sua

condição de seco a saturado conforme o tempo. Todos os BCP fabricados na empresa e

separados para ensaio à compressão com 28 dias são dispostos conforme este método.

Figura 12: simulação de calçamento para ensaio à compressão aos 28 dias

5.4.2 Absorção Relativa de Água

Como já mencionado no item 2.3, a resistência dos BCP é em geral inversamente

proporcional à sua absorção de água. Para a realização do ensaio de absorção relativa de água,

o método utilizado baseou-se na idéia proposta pela NBR 12118 (ASSOCIAÇÃO

Page 42: AVALIAÇÃO DO DESEMPENHO DE BLOCOS DE CONCRETO PARA PAVIMENTAÇÃO COM METACAULIM E SÍLICA ATIVA

41

BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS, 1991), para blocos de concreto para alvenaria.

Porém, como não se dispunha de estufa para secar as amostras de BCP como preconiza a

norma, os blocos foram imersos em água com idade de um dia e em temperaturas ambientes,

conforme mostra a figura 13.

Figura 13: BCP imersos em tanque com água para determinação da absorção relativa de água

Enquanto imersos, foram realizadas leituras diárias até que se verificasse constância de massa,

ou seja, até que não se registrasse, para um mesmo BCP, diferença em massa significativa

(0,05% em leituras consecutivas). A absorção relativa de água é expressa em percentagem:

( )100(%)

1

12 ×−

=m

mma

Onde: a(%) = absorção relativa de água;

m1 = massa do bloco ainda não imerso com 1 dia;

m2 = massa do bloco saturado de água.

Page 43: AVALIAÇÃO DO DESEMPENHO DE BLOCOS DE CONCRETO PARA PAVIMENTAÇÃO COM METACAULIM E SÍLICA ATIVA

42

6 APRESENTAÇÃO E DISCUSSÃO DOS RESULTADOS

Neste capítulo são apresentados e analisados os resultados dos ensaios propostos no programa

experimental. Além dos ensaios propriamente ditos, também está exposta neste capítulo uma

relação custo/resistência comparativa entre os traços utilizados na fabricação dos BCP modelo

tipo H4.

6.1 APRESENTAÇÃO DOS RESULTADOS

Os resultados expostos na seqüência do trabalho, especificamente nos itens 6.1.1 e 6.1.2,

correspondem respectivamente aos ensaios de resistência à compressão simples e absorção

relativa de água.

6.1.1 Resistência à Compressão

As tabelas 12, 13 e 14 apresentam os dados de resistência à compressão, em toneladas (t) e em

mega Pascal (MPa), individuais e médias de todos os BCP, traço referência, separadas por dia

de produção. Da mesma forma, nas tabelas 15, 16 e 17 estão expostos os dados para o traço

com 10% de substituição de metacaulim ao cimento (10% MC) e nas tabelas 18, 19 e 20 os

dados para o traço com 10% de substituição de sílica ativa ao cimento (10% SA).

Nas tabelas referentes ao traço de referência, apresentadas a seguir, nota-se que existe

homogeneidade entre os três dias de produção. Não há, desta forma, variações consideráveis

quando analisados os valores relativos à média, desvio padrão e coeficiente de variação.

Page 44: AVALIAÇÃO DO DESEMPENHO DE BLOCOS DE CONCRETO PARA PAVIMENTAÇÃO COM METACAULIM E SÍLICA ATIVA

43

Tabela 12: resistência à compressão individual e média, em toneladas e MPa, dos BCP traço REF do primeiro dia de produção

01 dia 03 dias 07 dias 28 dias

15-mar-06 17-mar-06 21-mar-06 11-abr-06 REF

t MPa

REF

t MPa

REF

t MPa

REF

t MPa

1 12,0 20,0 2 12,8 21,4 3 15,0 25,0 4 22,2 37,0

6 11,2 18,7 7 13,2 22,0 8 18,0 30,0 9 23,0 38,4

11 12,6 21,0 12 12,8 21,4 13 16,2 27,0 14 21,8 36,4

16 11,0 18,3 17 12,4 20,7 18 12,6 21,0 19 18,6 31,0

21 13,2 22,0 22 14,4 24,0 23 14,6 24,4 24 21,2 35,4

26 12,0 20,0 27 12,0 20,0 28 15,6 26,0 29 21,6 36,0

méd. 12,0 20,0 méd. 12,9 21,6 méd. 15,3 25,6 méd. 21,4 35,7

desvpad. 0,8 1,4 desvpad 0,8 1,4 desvpad 1,8 3,0 desvpad 1,5 2,5

C.V. 0,07 C.V. 0,06 C.V. 0,12 C.V. 0,07

% 56,1% % 60,4% % 71,7% % 100,0%

méd. - média; desvpad. - desvio padrão; C.V. - coeficiente de variação; % - percentual da resistência aos 28 dias

Page 45: AVALIAÇÃO DO DESEMPENHO DE BLOCOS DE CONCRETO PARA PAVIMENTAÇÃO COM METACAULIM E SÍLICA ATIVA

44

Tabela 13: resistência à compressão individual e média, em toneladas e MPa, dos BCP traço REF do segundo dia de produção

01 dia 03 dias 07 dias 28 dias

16-mar-06 18-mar-06 22-mar-06 12-abr-06 REF

t MPa

REF

t MPa

REF

t MPa

REF

t MPa

151 13,0 21,7 152 14,2 23,7 153 15,6 26,0 154 22,2 37,0

156 12,2 20,4 157 12,6 21,0 158 12,8 21,4 159 19,4 32,4

161 10,2 17,0 162 12,4 20,7 163 15,2 25,4 164 21,2 35,4

166 11,8 19,7 167 12,2 20,4 168 14,0 23,4 169 19,8 33,0

171 11,6 19,4 172 13,2 22,0 173 13,0 21,7 174 20,0 33,4

176 12,4 20,7 177 16,0 26,7 178 14,4 24,0 179 19,8 33,0

méd. 11,9 19,8 méd. 13,4 22,4 méd. 14,2 23,6 méd. 20,4 34,0

desvpad 1,0 1,6 desvpad 1,5 2,4 desvpad 1,1 1,9 desvpad 1,1 1,8

C.V. 0,08 C.V. 0,11 C.V. 0,08 C.V. 0,05

% 58,2% % 65,8% % 69,4% % 100,0%

méd. - média; desvpad. - desvio padrão; C.V. - coeficiente de variação; % - percentual da resistência aos 28 dias

Page 46: AVALIAÇÃO DO DESEMPENHO DE BLOCOS DE CONCRETO PARA PAVIMENTAÇÃO COM METACAULIM E SÍLICA ATIVA

45

Tabela 14: resistência à compressão individual e média, em toneladas e MPa, dos BCP traço REF do terceiro dia de produção

01 dia 03 dias 07 dias 28 dias

21-mar-06 23-mar-06 27-mar-06 17-abr-06 REF

t MPa

REF

t MPa

REF

t MPa

REF

t MPa

351 10,0 16,7 352 11,2 18,7 353 13,8 23,0 354 18,2 30,4

356 12,0 20,0 357 14,2 23,7 358 16,0 26,7 359 19,4 32,4

361 12,2 20,4 362 13,4 22,4 363 14,8 24,7 364 18,9 31,5

366 11,6 19,4 367 12,8 21,4 368 14,8 24,7 369 19,4 32,4

371 13,6 22,7 372 14,4 24,0 373 18,0 30,0 374 21,0 35,0

376 13,0 21,7 377 13,8 23,0 378 19,0 31,7 379 22,0 36,7

méd. 12,1 20,1 méd. 13,3 22,2 méd. 16,1 26,8 méd. 19,8 33,1

desvpad 1,2 2,1 desvpad 1,2 2,0 desvpad 2,0 3,4 desvpad 1,4 2,4

C.V. 0,10 C.V. 0,09 C.V. 0,13 C.V. 0,07

% 60,9% % 67,1% % 81,1% % 100,0%

méd. - média; desvpad. - desvio padrão; C.V. - coeficiente de variação; % - percentual da resistência aos 28 dias

Assim como para o traço de referência, nas tabelas referentes ao traço com 10% de

substituição de metacaulim, nota-se que também existe uma homogeneidade entre os três dias

de produção.

Page 47: AVALIAÇÃO DO DESEMPENHO DE BLOCOS DE CONCRETO PARA PAVIMENTAÇÃO COM METACAULIM E SÍLICA ATIVA

46

Tabela 15: resistência à compressão individual e média, em toneladas e MPa, dos BCP traço 10% MC do primeiro dia de produção

01 dia 03 dias 07 dias 28 dias

15-mar-06 17-mar-06 21-mar-06 11-abr-06 10% MC

t MPa

10% MC

t MPa

10% MC

t MPa

10% MC

t MPa

51 11,4 19,0 52 12,4 20,7 53 12,8 21,4 54 19,6 32,7

56 10,4 17,3 57 12,8 21,4 58 14,4 24,0 59 20,6 34,4

61 10,0 16,7 62 13,2 22,0 63 13,6 22,7 64 21,0 35,0

66 10,0 16,7 67 13,6 22,7 68 12,4 20,7 69 22,4 37,4

71 12,2 20,4 72 14,6 24,4 73 12,4 20,7 74 19,8 33,0

76 11,0 18,3 77 12,0 20,0 78 16,0 26,7 79 24,0 40,0

méd. 10,8 18,1 méd. 13,1 21,9 méd. 13,6 22,7 méd. 21,2 35,4

desvpad 0,9 1,5 desvpad 0,9 1,5 desvpad 1,4 2,3 desvpad 1,7 2,8

C.V. 0,08 C.V. 0,07 C.V. 0,10 C.V. 0,08

% 51,0% % 61,7% % 64,1% % 100,0%

méd. - média; desvpad. - desvio padrão; C.V. - coeficiente de variação; % - percentual da resistência aos 28 dias

Page 48: AVALIAÇÃO DO DESEMPENHO DE BLOCOS DE CONCRETO PARA PAVIMENTAÇÃO COM METACAULIM E SÍLICA ATIVA

47

Tabela 16: resistência à compressão individual e média, em toneladas e MPa, dos BCP traço 10% MC do segundo dia de produção

01 dia 03 dias 07 dias 28 dias

16-mar-06 18-mar-06 22-mar-06 12-abr-06 10% MC

t MPa

10% MC

t MPa

10% MC

t MPa

10% MC

t MPa

201 10,2 17,0 202 12,6 21,0 203 15,6 26,0 204 22,2 37,0

206 10,8 18,0 207 11,6 19,4 208 14,4 24,0 209 20,0 33,4

211 10,4 17,3 212 13,2 22,0 213 14,2 23,7 214 17,6 29,4

216 10,6 17,7 217 12,4 20,7 218 13,0 21,7 219 21,0 35,0

221 12,8 21,4 222 15,4 25,7 223 18,2 30,4 224 22,0 36,7

226 12,0 20,0 227 13,6 22,7 228 16,0 26,7 229 22,0 36,7

méd. 11,1 18,6 méd. 13,1 21,9 méd. 15,2 25,4 méd. 20,8 34,7

desvpad 1,0 1,7 desvpad 1,3 2,2 desvpad 1,8 3,0 desvpad 1,8 3,0

C.V. 0,09 C.V. 0,10 C.V. 0,12 C.V. 0,09

% 53,5% % 63,1% % 73,2% % 100,0%

méd. - média; desvpad. - desvio padrão; C.V. - coeficiente de variação; % - percentual da resistência aos 28 dias

Page 49: AVALIAÇÃO DO DESEMPENHO DE BLOCOS DE CONCRETO PARA PAVIMENTAÇÃO COM METACAULIM E SÍLICA ATIVA

48

Tabela 17: resistência à compressão individual e média, em toneladas e MPa, dos BCP traço 10% MC do terceiro dia de produção

01 dia 03 dias 07 dias 28 dias

21-mar-06 23-mar-06 27-mar-06 17-abr-06 10% MC

t MPa

10% MC

t MPa

10% MC

t MPa

10% MC

t MPa

401 9,8 16,3 402 11,4 19,0 403 13,8 23,0 404 21,2 35,4

406 10,2 17,0 407 12,6 21,0 408 13,0 21,7 409 19,2 32,0

411 12,0 20,0 412 14,2 23,7 413 17,6 29,4 414 22,0 36,7

416 9,8 16,3 417 11,4 19,0 418 14,6 24,4 419 21,2 35,4

421 9,6 16,0 422 10,2 17,0 423 16,0 26,7 424 23,0 38,4

426 9,0 15,0 427 10,0 16,7 428 15,2 25,4 429 22,2 37,0

méd. 10,1 16,8 méd. 11,6 19,4 méd. 15,0 25,1 méd. 21,5 35,8

desvpad 1,0 1,7 desvpad 1,6 2,6 desvpad 1,6 2,7 desvpad 1,3 2,2

C.V. 0,10 C.V. 0,14 C.V. 0,11 C.V. 0,06

% 46,9% % 54,2% % 70,0% % 100,0%

méd. - média; desvpad. - desvio padrão; C.V. - coeficiente de variação; % - percentual da resistência aos 28 dias

Para o traço com substituição de cimento por sílica ativa (10% SA), também se verificou

pouca variação referente aos três dias de produção, quando analisados dados como média,

desvio padrão e coeficiente de variação.

Page 50: AVALIAÇÃO DO DESEMPENHO DE BLOCOS DE CONCRETO PARA PAVIMENTAÇÃO COM METACAULIM E SÍLICA ATIVA

49

Tabela 18: resistência à compressão individual e média, em toneladas e MPa, dos BCP traço 10% SA do primeiro dia de produção

01 dia 03 dias 07 dias 28 dias

15-mar-06 17-mar-06 21-mar-06 11-abr-06 10% SA

t MPa

10% SA

t MPa

10% SA

t MPa

10% SA

t MPa

101 13,0 21,7 102 16,0 26,7 103 20,4 34,0 104 23,4 39,0

106 12,6 21,0 107 15,6 26,0 108 17,8 29,7 109 26,6 44,4

111 11,6 19,4 112 14,4 24,0 113 16,8 28,0 114 24,4 40,7

116 13,0 21,7 117 15,4 25,7 118 20,0 33,4 119 22,0 36,7

121 13,6 22,7 122 16,6 27,7 123 18,0 30,0 124 24,2 40,4

126 12,8 21,4 127 16,0 26,7 128 17,8 29,7 129 25,4 42,4

méd. 12,8 21,3 méd. 15,7 26,1 méd. 18,5 30,8 méd. 24,3 40,6

desvpad 0,7 1,1 desvpad 0,7 1,2 desvpad 1,4 2,4 desvpad 1,6 2,6

C.V. 0,05 C.V. 0,05 C.V. 0,08 C.V. 0,07

% 52,5% % 64,4% % 75,9% % 100,0%

méd. - média; desvpad. - desvio padrão; C.V. - coeficiente de variação; % - percentual da resistência aos 28 dias

Page 51: AVALIAÇÃO DO DESEMPENHO DE BLOCOS DE CONCRETO PARA PAVIMENTAÇÃO COM METACAULIM E SÍLICA ATIVA

50

Tabela 19: resistência à compressão individual e média, em toneladas e MPa, dos BCP traço 10% SA do segundo dia de produção

01 dia 03 dias 07 dias 28 dias

16-mar-06 18-mar-06 22-mar-06 12-abr-06 10% SA

t MPa

10% SA

t MPa

10% SA

t MPa

10% SA

t MPa

251 13,6 22,7 252 16,0 26,7 253 19,6 32,7 254 19,8 33,0

256 14,4 24,0 257 14,6 24,4 258 21,0 35,0 259 22,2 37,0

261 11,2 18,7 262 16,0 26,7 263 15,8 26,4 264 25,6 42,7

266 14,6 24,4 267 16,2 27,0 268 17,0 28,4 269 22,6 37,7

271 13,2 22,0 272 16,0 26,7 273 18,8 31,4 274 25,2 42,0

276 12,2 20,4 277 16,8 28,0 278 16,2 27,0 279 27,4 45,7

méd. 13,2 22,0 méd. 15,9 26,6 méd. 18,1 30,1 méd. 23,8 39,7

desvpad 1,3 2,2 desvpad 0,7 1,2 desvpad 2,1 3,4 desvpad 2,8 4,6

C.V. 0,10 C.V. 0,05 C.V. 0,11 C.V. 0,12

% 55,5% % 66,9% % 75,9% % 100,0%

méd. - média; desvpad. - desvio padrão; C.V. - coeficiente de variação; % - percentual da resistência aos 28 dias

Page 52: AVALIAÇÃO DO DESEMPENHO DE BLOCOS DE CONCRETO PARA PAVIMENTAÇÃO COM METACAULIM E SÍLICA ATIVA

51

Tabela 20: resistência à compressão individual e média, em toneladas e MPa, dos BCP traço 10% SA do terceiro dia de produção

01 dia 03 dias 07 dias 28 dias

21-mar-06 23-mar-06 27-mar-06 17-abr-06 10% SA

t MPa

10% SA

t MPa

10% SA

t MPa

10% SA

t MPa

451 12,0 20,0 452 14,8 24,7 453 16,8 28,0 454 20,6 34,4

456 11,0 18,3 457 12,2 20,4 458 17,0 28,4 459 21,4 35,7

461 9,8 16,3 462 16,2 27,0 463 19,0 31,7 464 26,4 44,0

466 10,4 17,3 467 12,4 20,7 468 18,0 30,0 469 24,4 40,7

471 11,8 19,7 472 14,8 24,7 473 18,0 30,0 474 24,6 41,0

476 12,0 20,0 477 14,4 24,0 478 17,6 29,4 479 24,4 40,7

méd. 11,2 18,6 méd. 14,1 23,6 méd. 17,7 29,6 méd. 23,6 39,4

desvpad 0,9 1,5 desvpad 1,5 2,6 desvpad 0,8 1,3 desvpad 2,2 3,7

C.V. 0,08 C.V. 0,11 C.V. 0,04 C.V. 0,09

% 47,2% % 59,8% % 75,0% % 100,0%

méd. - média; desvpad. - desvio padrão; C.V. - coeficiente de variação; % - percentual da resistência aos 28 dias

Na tabela 21 constam de maneira resumida os valores de resistência à compressão média, em

MPa, para os traços REF, 10% MC e 10% SA abrangendo de forma global todos os resultados

obtidos nos três dias de fabricação. Esta tabela apresenta dados, tais como: desvio padrão

(desvpad.), coeficiente de variação (C.V.) e o crescimento percentual de resistência em

relação à idade final (%).

Page 53: AVALIAÇÃO DO DESEMPENHO DE BLOCOS DE CONCRETO PARA PAVIMENTAÇÃO COM METACAULIM E SÍLICA ATIVA

52

Tabela 21: resistência à compressão média, em MPa, dos BCP ensaiados

méd. idade traço

(MPa) desvpad. C.V. %

REF 20 1,6 0,08 58

10% MC 18 1,7 0,10 50 1 dia

10 % SA 21 2,2 0,11 52

REF 22 1,9 0,09 64

10% MC 21 2,4 0,11 60 3 dias

10 % SA 25 2,2 0,09 64

REF 25 3,0 0,12 74

10% MC 24 2,8 0,12 69 7 dias

10 % SA 30 2,4 0,08 76

REF 34 2,4 0,07 100

10% MC 35 2,6 0,01 100 28 dias

10 % SA 40 3,5 0,09 100

6.1.2 Absorção Relativa de Água

Os dados obtidos de absorção relativa após imersão em água a temperatura ambiente para os

blocos de concreto para pavimentação estão nas tabelas que seguem. Assim, nas tabelas 22,

23 e 24 estão expostos os resultados para os BCP de referência (REF), com substituição de

metacaulim ao cimento (10% MC) e com substituição de sílica ativa ao cimento (10% SA)

respectivamente.

Page 54: AVALIAÇÃO DO DESEMPENHO DE BLOCOS DE CONCRETO PARA PAVIMENTAÇÃO COM METACAULIM E SÍLICA ATIVA

53

Tabela 22: resultados da absorção relativa de água dos BCP traço REF

absorção (%) identificação

peso inicial (g)

24h imerso

48h imerso

individual média

14 REF 1 1757,2 1776,1 1776,5 1,10

14 REF 2 1749,8 1769,0 1769,2 1,11

14 REF 3 1697,3 1713,1 1713,2 0,94

14 REF 4 1739,0 1764,1 1765,8 1,54

14 REF 5 1780,4 1803,7 1804,2 1,34

14 REF 6 1713,5 1734,9 1736,4 1,34

1,23

15 REF 11 1751,3 1764,8 1765,5 0,81

15 REF 12 1791,3 1804,4 1805,1 0,77

15 REF 13 1722,6 1735,8 1736,3 0,79

15 REF 14 1768,0 1784,6 1785,4 0,98

15 REF 15 1740,4 1755,2 1756,2 0,91

15 REF 16 1722,0 1736,3 1736,9 0,87

0,86

20 REF 21 1750,0 1767,5 1768,2 1,04

20 REF 22 1780,5 1796,5 1797,2 0,94

20 REF 23 1712,2 1732,7 1733,6 1,25

20 REF 24 1749,8 1766,4 1767,3 1,00

20 REF 25 1752,1 1772,1 1772,6 1,17

20 REF 26 1710,4 1742,9 1743,5 1,94

1,22

Page 55: AVALIAÇÃO DO DESEMPENHO DE BLOCOS DE CONCRETO PARA PAVIMENTAÇÃO COM METACAULIM E SÍLICA ATIVA

54

Tabela 23: resultados da absorção relativa de água dos BCP traço 10% MC

absorção (%) identificação

peso inicial (g)

24h imerso

48h imerso

individual média

14 MC 1 1681,3 1697,9 1698,2 1,01

14 MC 2 1782,9 1799,6 1800,2 0,97

14 MC 3 1726,9 1742,9 1743,7 0,97

14 MC 4 1799,9 1819,0 1820,0 1,12

14 MC 5 1728,3 1743,9 1744,8 0,95

14 MC 6 1788,8 1808,4 1810,1 1,19

1,04

15 MC 11 1738,0 1755,7 1756,6 1,07

15 MC 12 1767,2 1783,2 1784,0 0,95

15 MC 13 1790,8 1805,8 1806,6 0,88

15 MC 14 1811,3 1825,8 1826,7 0,85

15 MC 15 1782,6 1796,6 1797,5 0,83

15 MC 16 1717,1 1729,7 1730,4 0,78

0,89

20 MC 21 1712,6 1728,0 1728,9 0,95

20 MC 22 1770,2 1791,4 1792,3 1,25

20 MC 23 1752,8 1767,2 1767,9 0,86

20 MC 24 1805,2 1820,5 1821,3 0,89

20 MC 25 1743,9 1760,8 1761,6 1,02

20 MC 26 1746,3 1760,3 1761,1 0,85

0,97

Page 56: AVALIAÇÃO DO DESEMPENHO DE BLOCOS DE CONCRETO PARA PAVIMENTAÇÃO COM METACAULIM E SÍLICA ATIVA

55

Tabela 24: resultados da absorção relativa de água dos BCP traço 10% SA

absorção (%) identificação

peso inicial (g)

24h imerso

48h imerso

individual média

14 SA 1 1794,4 1808,8 1809,8 0,86

14 SA 2 1770,5 1784,1 1784,9 0,81

14 SA 3 1728,0 1741,5 1742,1 0,82

14 SA 4 1801,3 1815,3 1816,1 0,82

14 SA 5 1777,5 1792,5 1792,8 0,86

14 SA 6 1815,0 1829,7 1830,0 0,83

0,83

15 SA 11 1747,2 1761,0 1761,6 0,82

15 SA 12 1806,4 1818,7 1819,3 0,71

15 SA 13 1761,4 1773,8 1774,4 0,74

15 SA 14 1755,0 1767,9 1768,5 0,77

15 SA 15 1787,9 1798,3 1798,9 0,62

15 SA 16 1821,8 1835,9 1836,5 0,81

0,75

20 SA 21 1751,2 1765,0 1765,7 0,83

20 SA 22 1785,3 1798,7 1799,4 0,79

20 SA 23 1748,1 1761,6 1762,2 0,81

20 SA 24 1779,7 1793,2 1793,9 0,80

20 SA 25 1789,0 1802,8 1803,4 0,81

20 SA 26 1820,8 1835,0 1835,7 0,82

0,81

De forma mais sucinta, na tabela 25 pode-se visualizar os valores médios de absorção relativa

para os traços de referência e os com substituição ao cimento.

Page 57: AVALIAÇÃO DO DESEMPENHO DE BLOCOS DE CONCRETO PARA PAVIMENTAÇÃO COM METACAULIM E SÍLICA ATIVA

56

Tabela 25: resultados médios da absorção relativa de água dos BCP traços REF, 10% MC e 10% SA

traço absorção (%) média (%)

1,23

0,86 REF

1,22

1,10

1,04

0,89 10% MC

0,97

0,97

0,83

0,75 10% SA

0,81

0,80

6.2 ANÁLISE DOS RESULTADOS

A discussão dos resultados obtidos nos ensaios mecânico (resistência à compressão) e físico

(absorção relativa de água) corresponde aos dados anteriormente expostos nos itens 6.1.1 e

6.1.2. Uma análise relativa ao aspecto superficial e coloração dos blocos também é

apresentada neste item.

6.2.1 Resistência à Compressão

O crescimento da resistência em função da idade fica bem ilustrado graficamente nas figuras

14, 15 e 16. Estas representam respectivamente os BCP produzidos no primeiro, segundo e

terceiro dia de testes.

Page 58: AVALIAÇÃO DO DESEMPENHO DE BLOCOS DE CONCRETO PARA PAVIMENTAÇÃO COM METACAULIM E SÍLICA ATIVA

57

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

1 3 7 28

Idade (dias)

Res

istê

ncia

à c

ompr

essã

o (M

Pa)

REF

10% MC

10% SA

Figura 14: evolução da resistência à compressão, em MPa, ao longo do tempo para o primeiro dia de produção

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

1 3 7 28

Idade (dias)

Res

istê

ncia

à c

ompr

essã

o (M

Pa)

REF

10% MC

10% SA

Figura 15: evolução da resistência à compressão, em MPa, ao longo do tempo para o segundo dia de produção

Page 59: AVALIAÇÃO DO DESEMPENHO DE BLOCOS DE CONCRETO PARA PAVIMENTAÇÃO COM METACAULIM E SÍLICA ATIVA

58

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

1 3 7 28

Idade (dias)

Res

istê

ncia

à c

ompr

essã

o (M

Pa)

REF

10%MC

10% SA

Figura 16: evolução da resistência à compressão, em MPa, ao longo do tempo para o terceiro dia de produção

Como pode-se notar, o crescimento da resistência ocorreu de maneira muito similar nos três

dias destinados à fabricação dos blocos de concreto para pavimentação. Dessa forma,

observando atentamente estes gráficos em conjunto com as tabelas 12 a 20 apresentadas

anteriormente no item 6.1.1, tendo em vista também a pouca variação percebida no desvio

padrão, foi feita uma análise global dos resultados, agrupando os três dias em um só e

diferenciando os dados apenas pelo traço utilizado. Assim, pode-se perceber na figura 17 e na

tabela 21 do item 6.1.1, que o comportamento da resistência ao longo do tempo manteve-se

praticamente inalterado durante os três dias de fabricação dos BCP, com o traço com sílica

ativa alcançando resistências em média mais elevadas em todas as idades e a mistura com

metacaulim resultando em resistências um pouco mais elevadas do que o traço referência aos

28 dias.

Page 60: AVALIAÇÃO DO DESEMPENHO DE BLOCOS DE CONCRETO PARA PAVIMENTAÇÃO COM METACAULIM E SÍLICA ATIVA

59

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

1 3 7 28

Idade (dias)

Res

istê

ncia

à c

ompr

essã

o (M

Pa)

REF

10% MC

10 % SA

Figura 17: evolução global da resistência à compressão, em MPa, ao longo do tempo

Já com um dia, percebe-se um rápido crescimento da resistência mecânica à compressão para

todos os traços, tanto com substituições de MC e SA como o traço de referência. Este

comportamento pode ser explicado pelo fato de ter sido usado cimento CPV-ARI RS,

conferindo altas resistências no primeiro dia de cura. Cabe ressaltar que não se utilizou o

processo de cura a vapor em câmaras úmidas. A cura feita sob lonas nas primeiras 24 horas

provavelmente ajudou a acelerar a hidratação.

Em relação ao ganho de resistência, os gráficos das figuras 18 e 19 demonstram como foi esta

evolução ao longo do tempo para os três traços em questão. Na figura 18 o incremento da

resistência está exposto em função da idade final de 28 dias, ou seja, demonstra o ganho

percentual acumulado. Já o gráfico da figura 19 avalia a variação da resistência entre as

idades.

Ao analisar a figura 19, percebe-se que há um pequeno aumento de resistência entre as idades

de 1 a 3 e de 3 a 7 dias, quando comparado com o incremento verificado entre 7 e 28 dias para

os traços de referência e com substituição de cimento por metacaulim (REF e 10% MC

respectivamente). Porém, para os três traços o ganho de resistência foi percentualmente alto

entre 7 e 28 dias, provavelmente devido à utilização em grande quantidade de cinza volante,

por ser também um material pozolânico, assim como sílica ativa e metacaulim, sendo seus

compostos resistentes formados em idades mais avançadas a partir da hidratação do cimento.

Page 61: AVALIAÇÃO DO DESEMPENHO DE BLOCOS DE CONCRETO PARA PAVIMENTAÇÃO COM METACAULIM E SÍLICA ATIVA

60

Nota-se também, que o traço com substituição de cimento por sílica ativa (10% SA) teve um

crescimento percentual mais pronunciado de sua resistência entre 1 e 7 dias em relação aos

demais traços. Em contrapartida, o mesmo não ocorreu entre 7 e 28 dias. Este comportamento

se deve provavelmente a influência da sílica ativa através dos efeitos físicos, densificando a

mistura com o preenchimento de vazios (efeito microfíler), e químicos, com a combinação

rápida do hidróxido de cálcio formando silicato de cálcio hidratado (CSH), aumentando o

ganho de resistência nas primeiras idades.

Embora o metacaulim seja também considerado uma superpozolana, assim como a sílica

ativa, o seu comportamento frente à compressão dos BCP (10% MC) revelou-se diferenciado.

É possível que como o diâmetro médio das partículas de metacaulim não é da mesma ordem

das partículas de sílica ativa, o efeito microfíler entre 1 e 7 dias não tenha sido tão notório,

revelando um ganho de resistência mecânica pouco significativo quando, comparado ao traço

10% SA. Porém, entre 7 e 28 dias provavelmente prevaleceu a ação química do metacaulim

de alta reatividade associado a cinza volante, gerando o maior ganho percentual.

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

REF 10% MC 10 % SA

Traços

Cre

scim

ento

da

resi

stên

cia

(%)

1

3

7

28

Figura 18: crescimento percentual da resistência em função do valor aos 28 dias

Page 62: AVALIAÇÃO DO DESEMPENHO DE BLOCOS DE CONCRETO PARA PAVIMENTAÇÃO COM METACAULIM E SÍLICA ATIVA

61

0

10

20

30

40

50

60

1 a 3 3 a 7 7 a 28

Idade (dias)

Cre

scim

ento

res

istê

ncia

(%)

REF

10% MC

10 % SA

Figura 19: crescimento percentual da resistência entre as idades

Nas figuras 20, 21 e 22, procurou-se identificar uma equação matemática que representasse a

evolução da resistência à compressão dos BCP para os traços REF, 10% MC e 10% SA

respectivamente. Assim, para cada traço gerou-se uma curva característica, relacionando

resistência (MPa) versus tempo (dias).

Para o traço de referência, como se pode verificar na figura 20, o crescimento da resistência

com a idade resultou em uma equação linear com R2 igual a 0,9758 (explicando 97,58% da

variabilidade da resistência em função do tempo). Este comportamento revela uma variação

praticamente constante da resistência mecânica a cada dia.

Page 63: AVALIAÇÃO DO DESEMPENHO DE BLOCOS DE CONCRETO PARA PAVIMENTAÇÃO COM METACAULIM E SÍLICA ATIVA

62

y = 0,5011x + 20,523

R2 = 0,9758

10

15

20

25

30

35

40

45

0 5 10 15 20 25 30

Idade (dias)

Res

istê

ncia

à c

ompr

essã

o (M

Pa)

REF

Curva REF

Figura 20: curva de resistência à compressão, em MPa, dos BCP traço REF, em função do tempo

Como exposto nas figuras 21 e 22, as equações encontradas para representar o

comportamento da resistência dos blocos de concreto para pavimentação traços 10% MC e

10% SA, respectivamente, foram curvas potenciais com o valor de R2 próximo de um

(explicando 97,84% e 99,98%, respectivamente, da variabilidade da resistência em função do

tempo). Nota-se que o comportamento destas curvas potenciais identificam um crescimento

mais acentuado nas primeiras idades, sendo que, entre estes traços com substituição, o

crescimento revela-se maior quando da substituição de cimento por sílica ativa.

Page 64: AVALIAÇÃO DO DESEMPENHO DE BLOCOS DE CONCRETO PARA PAVIMENTAÇÃO COM METACAULIM E SÍLICA ATIVA

63

y = 17,189x0,2052

R2 = 0,9784

10

15

20

25

30

35

40

45

0 7 14 21 28

Idade (dias)

Res

istê

ncia

à c

ompr

essã

o (M

Pa)

10% MC

Curva 10% MC

Figura 21: curva de resistência à compressão, em MPa, dos BCP traço 10% MC, em função do tempo

y = 20,56x0,1982

R2 = 0,9998

10

15

20

25

30

35

40

45

0 7 14 21 28

Idade (dias)

Res

istê

ncia

à c

ompr

essã

o (M

Pa)

10% SA

Curva 10% SA

Figura 22: curva de resistência à compressão, em MPa, dos BCP traço

10% SA, em função do tempo

Page 65: AVALIAÇÃO DO DESEMPENHO DE BLOCOS DE CONCRETO PARA PAVIMENTAÇÃO COM METACAULIM E SÍLICA ATIVA

64

6.2.2 Absorção Relativa de Água

Apesar do ensaio de absorção relativa de água executado não contemplar totalmente a

prescrição normativa referente a blocos para alvenaria, o mesmo se torna útil para efeito

comparativo desta característica física. Dessa forma, avaliando a tabela 25 do item 6.1.2,

aparentemente não ocorreram diferenças significativas entre os traços. Porém, verifica-se uma

tendência dos blocos com substituição de superpozolanas ao cimento absorverem menos água

do que os blocos de referência. Este fato provavelmente é resultante do preenchimento dos

vazios pelas minúsculas partículas de sílica ativa e metacaulim. A absorção relativa de água é

sensivelmente menor para o concreto com sílica ativa devido ao maior refinamento da

estrutura de poros e dos produtos de hidratação do cimento.

6.2.3 Aspecto Superficial e Coloração dos BCP

O aspecto superficial dos blocos de concreto para pavimentação, conforme pode ser visto na

figura 23, aparentemente não sofreu alteração perceptível. Da mesma forma, embora a

diferença entre a cor da SA e do MC ser acentuada, não se verifica qualquer mudança de

coloração nos BCP produzidos quando comparados com o traço de referência após a cura.

Figura 23: aspecto superficial dos blocos produzidos

Page 66: AVALIAÇÃO DO DESEMPENHO DE BLOCOS DE CONCRETO PARA PAVIMENTAÇÃO COM METACAULIM E SÍLICA ATIVA

65

6.3 RELAÇÃO CUSTO / RESISTÊNCIA À COMPRESSÃO

A avaliação do custo relativo à matéria prima consumida para fabricação dos BCP modelo

tipo H4, em termos de metragem cúbica e quadrada produzida e resistência à compressão

obtida, constitui-se em um importante parâmetro comparativo de vantagens técnicas e

econômicas. Assim, o consumo de cimento necessário para fabricar cada m3 de concreto seco

e cada m2 de BCP, assim como, para cada MPa obtido no traço de referência, pode ser um

indicativo de viabilidade ou não da substituição parcial de cimento por metacaulim e sílica

ativa, sendo estes também insumos com elevado valor econômico, assim como o cimento.

As tabelas 26 e 27 ilustram, respectivamente, o consumo teórico de cimento por m3 e m2 dos

traços REF, 10% MC e 10% SA e também o consumo de metacaulim e sílica ativa utilizados

na substituição ao cimento. Além disso, nas mesmas tabelas são apresentadas as relações entre

consumo destes insumos e a resistência média aos 28 dias de cura, em MPa. De maneira a

completar os dados das tabelas a seguir, cabe lembrar que 1,00 m2 de BCP modelo tipo H4

equivale a 0,04 m3 de concreto ou 50 blocos.

Tabela 26: relação do consumo de insumos por m3 para cada MPa obtido

Traço fc 28 (MPa)

C (kg/m3)

C MC (kg/m3)

C SA (kg/m3)

C/fc 28 C MC/fc 28 C SA/fc 28

REF 34,30 230,01 0,00 0,00 6,71 0,00 0,00

10% MC

35,30 207,01 19,01 0,00 5,86 0,54 0,00

10% SA

39,90 208,61 0,00 17,00 5,23 0,00 0,43

fc 28 - resistência média à compressão aos 28 dias em MPa

C - consumo teórico de cimento por m3, desprezando os vazios

C MC - consumo teórico de metacaulim por m3

C SA - consumo teórico de sílica ativa por m3

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Tabela 27: relação do consumo de insumos por m2 para cada MPa obtido

Traço fc 28

(MPa) C

(kg/m2)* C MC

(kg/m2)* C SA

(kg/m2)* C*/fc 28 C MC*/fc 28 C SA*/fc 28

REF 34,30 9,20 0,00 0,00 0,27 0,00 0,00

10% MC

35,30 8,28 0,76 0,00 0,23 0,02 0,00

10% SA

39,90 8,34 0,00 0,68 0,21 0,00 0,02

fc 28 - resistência média à compressão aos 28 dias em MPa

C* - consumo teórico de cimento por m2, desprezando os vazios

C MC* - consumo teórico de metacaulim por m2

C SA* - consumo teórico de sílica ativa por m2

A comparação entre estes dados permite estabelecer uma relação custo/benefício entre os

traços com substituições ao cimento e o concreto de referência. A tabela 28 expõe um

comparativo percentual entre os custos dos diferentes traços para cada unidade de resistência,

em MPa, considerando apenas os valores relativos ao cimento (CPV-ARI RS), metacaulim e

sílica ativa.

Tabela 28: relação do custo dos principais insumos por m2 e m3 para cada MPa obtido e percentual comparativo com o traço referência

Traço fc 28

(MPa) R$/m3 R$/m2 R$/m3 / fc 28 R$/m2 / fc 28 (%) R$/fc 28

REF 34,30 66,70 2,67 1,94 0,08 100,00

10% MC

35,30 66,21 2,65 1,88 0,08 96,45

10% SA

39,90 91,08 3,64 2,28 0,09 117,39

fc 28 - resistência média à compressão aos 28 dias em MPa

De forma gráfica, na figura 24, é possível notar que a substituição de 10% em volume de

cimento por metacaulim resultou em uma economia de 3,55%, em R$/MPa obtido. Porém,

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esta economia não ocorre quando da substituição de 10% de cimento, também em volume,

por sílica ativa, gerando um acréscimo da ordem de 17,39%.

70

80

90

100

110

120

130C

usto

(%)

REF

10% MC

10% SA

Figura 24: percentual comparativo do custo dos principais insumos para cada MPa obtido com o traço de referência

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7 CONSIDERAÇÕES FINAIS

Este capítulo tem por objetivo apresentar de forma global os principais aspectos observados

ao longo desta pesquisa. Como já mencionado no capítulo 1, o trabalho tinha por objetivo

avaliar os efeitos mecânicos e físicos, como resistência à compressão e absorção de água, em

concretos secos, com substituições de cimento por metacaulim e sílica ativa, utilizados na

fabricação de blocos de concreto para pavimentação (BCP).

7.1 CONSIDERAÇÕES GERAIS

Durante os três dias destinados à dosagem e produção do concreto seco, próprio para a

fabricação de BCP, foi possível avaliar o comportamento do mesmo, ainda fresco, nos traços

com substituições (10% MC e 10% SA) de maneira comparativa ao traço referência,

habitualmente utilizado na fábrica.

Quanto à coloração, enquanto fresco, o concreto com substituição parcial de sílica ativa

mostrou-se mais escuro; já quando da substituição de cimento por metacaulim, o concreto

apresentou-se mais claro que o concreto de referência. Esta diferença de cor desapareceu após

a cura.

Havia uma expectativa muito grande quanto à trabalhabilidade e o consumo de água, já que a

superfície específica das superpozolanas usadas na substituição são sobremaneira superiores à

superfície específica do cimento. Para que o consumo de água permanecesse o mesmo, fez-se

a substituição em volume. Observou-se, durante a etapa de moldagem dos BCP na máquina

vibro-compressora, que o concreto com sílica ativa apresentou um aumento significativo na

coesão, facilitando nesta etapa produtiva.

7.2 CONSIDERAÇÕES QUANTO À ABSORÇÃO RELATIVA DE ÁGUA

A tendência verificada para os blocos com substituições de cimento por superpozolanas de

absorverem menos água, principalmente quando utilizada sílica ativa, apesar da variação ter

sido pouco significativa para teores de 10% em volume, pode ser associada ao maior

refinamento da estrutura de poros e dos produtos de hidratação do cimento. Assim, esta

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69

tendência de influenciar beneficamente a propriedade física de absorção relativa de água pode

ser reflexo dos efeitos químico e físico associado ao tamanho reduzido das partículas de sílica

ativa.

7.3 CONSIDERAÇÕES QUANTO À RESISTÊNCIA À COMPRESSÃO

O desempenho mecânico dos BCP avaliados através da resistência à compressão aos 28 dias

de cura, como já mencionado, é de fundamental importância para a aceitação no mercado

destes artefatos pré-moldados de concreto. Nesse aspecto, verificou-se um acréscimo das

resistências mecânicas à compressão aos 28 dias, tanto para a substituição de metacaulim

como para substituição de sílica ativa ao cimento, quando comparadas com as do concreto de

referência. Sendo que este aumento de resistência foi mais pronunciado nos BCP com sílica

ativa. Porém, nas idades entre 1 e 7 dias, somente o traço 10% SA mostrou-se satisfatório,

pois quando utilizado metacaulim em substituição ao cimento, nestas idades, a resistência

obtida foi em média inferior ao concreto de referência. Dessa forma, pode-se sugerir que

teores de 10% de metacaulim cumprem características de resistência inferiores, entre 1 e 7

dias, às de um concreto seco convencional.

Além da comparação entre resistências obtidas para os blocos de diferentes traços, para uma

análise de desempenho é preciso um levantamento do custo necessário à produção de cada

MPa. Esta relação de custo/benefício mostrou-se um parâmetro interessante, pois revelou um

indicativo de economia, embora percentualmente baixo, na produção de BCP com

substituição de metacaulim ao cimento. Por outro lado, o uso de um teor de 10% de sílica

ativa eleva de maneira significativa o custo da produção de 1 MPa de concreto.

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REFERÊNCIAS

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ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS (ABNT). NBR 9781: peças de concreto para pavimentação – Especificação. Rio de Janeiro, 1987.

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MEHTA, P.K.; AITCIN, P.C. Principles Underlying Production of Hight-Performance Concrete. Cement, Concrete & Aggregates. V. 12, n. 2, p. 70-78. 1990.

MEHTA, P.K.; MONTEIRO, P.J.M. Concreto: estrutura, propriedades e materiais. São Paulo: PINI, 1994.

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PAVIMENTOS INTERTRAVADOS: Todos por Um. Téchne Construção – Revista de Tecnologia e Negócios da Construção. São Paulo, ano 10, n. 60, mar. 2001.

VARGAS, A. S. de. Estudo da Viabilidade do Uso do Pó de Aciaria Elétrica a Arco na Confecção de Blocos de Concreto para Pavimentação. 2002. Dissertação (Mestrado em Engenharia) – Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Minas, Metalúrgica e Materiais. Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Porto Alegre, 2002.