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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
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
2
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)
3
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.
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.
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
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
7
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
8
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
9
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
10
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:
11
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.
12
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.
13
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.
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
15
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
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
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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
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.
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.
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.
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)
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.
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
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
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
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
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
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
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
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.
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.
38
Figura 7: prensa hidráulica manual analógica (EMIC)
Figura 8: detalhe do suporte com elastômeros e placas auxiliares utilizados junto à prensa
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
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
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.
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.
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
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
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.
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
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
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.
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
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
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 (%).
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.
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
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
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.
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.
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
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.
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.
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
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.
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.
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
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
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
66
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,
67
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
68
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
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.
70
REFERÊNCIAS
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS (ABNT). NBR 7211: agregado para concreto – Especificação. Rio de Janeiro, 1983.
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS (ABNT). NBR 9780: peças de concreto para pavimentação determinação da resistência a compressão – Método de ensaio. Rio de Janeiro, 1987.
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS (ABNT). NBR 9781: peças de concreto para pavimentação – Especificação. Rio de Janeiro, 1987.
ASSOCIAÇÃO BRASILERIA DE NORMAS TÉCNICAS (ABNT). NBR 12118: Blocos Vazados de Concreto Simples para Alvenaria: determinação da absorção de água, teor de umidade e área líquida. Rio de Janeiro, 1991.
CAMINHOS DA ILHA: Fernando de Noronha: projeto com blocos intertravados ressalta as belezas naturais da região. Cimento Hoje - Associação Brasileira de Cimento Portland (ABCP). São Paulo, ano VII, n. 51, dez. 2004.
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