ÍCARO DE ALMEIDA SAMPAIO - DEECC - Departamento de ... · Figura 3.14 - Superfície do corpo de prova após aplicação da nata de cimento ... Tabela 4.5 - Resultados do rompimento

UNIVERSIDADE FEDERAL DO CEARÁ

CENTRO DE TECNOLOGIA

DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA ESTRUTURAL E CONSTRUÇÃO CIVIL

ÍCARO DE ALMEIDA SAMPAIO

AVALIAÇÃO DE MATERIAIS NA LIGAÇÃO ENTRE CONCRETO NOVO/CONCRETO

VELHO

FORTALEZA

2010

ii


AVALIAÇÃO DE MATERIAIS NA LIGAÇÃO ENTRE CONCRETO NOVO/CONCRETO

VELHO

Monografia submetida à Coordenação do Curso

de Engenharia Civil da Universidade Federal do

Ceará, como requisito parcial para obtenção do

grau de Engenheiro Civil.

Orientador: Prof. Antonio Eduardo Bezerra

Cabral

FORTALEZA

2010

iii

iv


AVALIAÇÃO DE MATERIAIS NA LIGAÇÃO ENTRE CONCRETO

NOVO/CONCRETO VELHO

Monografia submetida à Coordenação do Curso de Engenharia Civil da Universidade Federal

do Ceará, como requisito parcial para obtenção do grau de Engenheiro Civil.

Aprovada em:26/novembro/2010

BANCA EXAMINADORA

v

Dedico este trabalho aos meus pais por terem me

dado o dom da vida.

A minha “vó” Raimunda (in memoriam), por ter

acreditado em mim, me apoiado sempre e me

dado a força necessária para enfrentar as

dificuldades.

A minha namorada Ingrid, pelo apoio e

companheirismo em todos os momentos da

minha vida.

Ao meu irmão Iago, por todos os momentos de

alegria que sempre me fortaleceram.

vi

AGRADECIMENTOS

A DEUS, por ter me dado a vida e por estar sempre ao meu lado dando força para

que eu consiga seguir na busca dos meus objetivos.

A toda minha família, em especial aos meus avós, que sempre me apoiaram e me

deram conselhos fundamentais para meu crescimento.

Ao professor Eduardo, pelo incentivo e dedicação na realização deste trabalho.

Ao NUTEC e ao Laboratório de Materiais de Construção Civil da UFC pela

colaboração nas realizações de todos os ensaios.

Ao funcionário Valdemir do NUTEC pelo comprometimento e sugestões na

realização dos ensaios.

A todos os colegas da universidade, pela amizade e apoio durante o curso de

Engenharia Civil.

vii

RESUMO

A união entre concretos, denominada neste trabalho como junta de concretagem, é

bastante comum e muitas vezes inevitável no ramo da construção civil. As juntas de

concretagem podem ocorrer de forma planejada, como em concretagens divididas em etapas ou

ampliação de estruturas, como também podem ocorrer por interrupções devido a situações

como atraso de caminhão betoneira, problemas técnicos durante a concretagem, quebra de

vibradores, paralisação por mau tempo, greve de operários, dentre outros fatores. Este trabalho

tem como objetivo avaliar o desempenho de materiais utilizados nas ligações entre concretos de

diferentes idades. Para isso, foram produzidos três séries de concreto, sendo estes de

resistências à compressão de 25, 30 e 35 MPa. Para cada série de concreto em questão foram

moldados sete corpos-de-prova cilíndricos com dimensões nominais de 10x20cm, desses, dois

foram rompidos para verificação da resistência, um foi deixado de reserva para alguma possível

perda, os quatro restantes foram serrados a um ângulo de 30º, formando assim uma superfície

inclinada onde se deu a ligação. Depois de serrados, para cada série, obtiveram-se oito partes

iguais de corpos-de-prova, em que para cada tipo de tratamento foram utilizadas duas partes.

Foram avaliados quatro tratamentos na superfície de ligação: somente apicoamento,

apicoamento e aplicação de nata de cimento, apicoamento e aplicação de nata de cimento com

adição de 10% de sílica ativa e, por fim, apicoamento com aplicação de adesivo epóxi. Neste

trabalho considera-se apicoamento como cortes em formato de sulcos transversais à superfície

de ligação feitos com serra circular a fim de aumentar a superfície de contato onde se deu a

ligação. Nos resultados observou-se que o adesivo epóxi apresentou melhor desempenho na

ligação entre os concretos, seguido pelo tratamento com adição de sílica ativa, tratamento com

aplicação de nata de cimento e tratamento com apenas apicoamento.

Palavras-chaves: ligação entre concretos de diferentes idades, união entre concretos, juntas de

concretagens.

viii

LISTA DE FIGURAS

Figura 2.1 Ensaio de abatimento de tronco de cone: a) molde metálico; b) medição do

abatimento (NM 67. 1998, p.5 e 7) .......................................................................................... 10

Figura 2.2 - Interação dos fatores que influenciam a resistência do concreto (MEHTA &

MONTEIRO. 2008, p.63) . ....................................................................................................... 12

Figura 2.3 - A dependência entre a resistência e a relação a/c (NEVILLE, 1997, p. 278) ....... 12

Figura 2.4 - Zona de transição pasta/agregado graúdo ............................................................13

Figura 2.5 - Relação entre resistência à compressão e a idade de concretos preparados com

diversos agregados (NEVILLE, 1997, p. 294). ........................................................................ 14

Figura 2.6 - Esquema de produção do silício e captação da sílica ativa (MOLIN, 2005, p. 357).

.................................................................................................................................................. 18

Figura 3.1 - Areia Grossa ......................................................................................................... 23

Figura 3.2 - Brita ..................................................................................................................... 23

Figura 3.3 – Gráfico para a determinação da relação a/c em função das resistências do concreto

e cimento aos 28 dias. (RODRIGUES, 1998, p.18) ................................................................. 24

Figura 3.4 – Betoneira elétrica de 120 litros ............................................................................ 28

Figura 3.5 – Formas cilíndricas 10x20 cm ............................................................................... 28

Figura 3.6 - Esquema da moldagem dos corpos de prova. ....................................................... 29

Figura 3.7 - Rompimento dos corpos de prova ........................................................................ 29

Figura 3.8 - Esquema da destinação dos corpos de prova ........................................................ 30

Figura 3.9 - Serra utilizada no corte dos corpos de prova ........................................................ 31

Figura 3.10 - Superfície do corpo de prova após serragem ...................................................... 31

Figura 3.11 - CP dentro da forma cilíndrica para ser concretado. ............................................ 32

Figura 3.12 - Balança de precisão ............................................................................................ 32

Figura 3.13 - Espátula ............................................................................................................... 33

Figura 3.14 - Superfície do corpo de prova após aplicação da nata de cimento ...................... 33

Figura 3.15 - Concresive® 228 ................................................................................................ 34

Figura 3.16 - Superfície do CP tratada com Concresive® 228 ................................................ 34

Figura 3.17 - Remoldagem dos corpos de prova ...................................................................... 34

Figura 3.18 - Corpos de prova após ligação ............................................................................. 35

Figura 4.1 - Curva granulométrica para o agregado miúdo (areia grossa). .............................. 37

ix

Figura 4.2 - Curva granulométrica para o agregado graúdo (brita). ......................................... 38

Figura 4.3 - CP1 – A1 e CP2 – A1 após rompimento .............................................................. 40

Figura 4.4 - CP1 – A2 e CP2 – A2 após rompimento .............................................................. 41

Figura 4.5 - A3 após rompimento ............................................................................................. 41

Figura 4.6 - A4 após rompimento ............................................................................................. 41

Figura 4.7 - CP1 – B1 e CP2 – B1 após rompimento ............................................................... 43



Figura 4.10 - CP1 – B4 e CP2 – B4 após rompimento ............................................................. 44

Figura 4.11 - CP1 – C1 e CP2 – C1 após rompimento ............................................................. 45




x

LISTA DE TABELAS

Tabela 2.1 - Tipos de cimento Portland comercializados no Brasil (Kihara e Centurione, 2005)

.................................................................................................................................................... 5

Tabela 3.1 - Resistências requeridas e fatores a/c obtido pela Curva de Abrams.....................24

Tabela 3.2 - Consumo de água aproximado (RODRIGUES, 1998, p. 20). .............................. 25

Tabela 3.3 - Consumo de cimento para as resistências requeridas ........................................... 25

Tabela 3.4 - Volume compactado a seco (Vc) de agregado graúdo por m³ de concreto

(RODRIGUES, 1998, p. 22). .................................................................................................... 25

Tabela 3.5 - Massas específicas da areia, brita, água e cimento em kg/m³. ............................. 26

Tabela 3.6 - Consumos de agregado miúdo. ............................................................................ 26

Tabela 3.7 - Dosagem do concreto. .......................................................................................... 27

Tabela 3.8 - Corpos de prova resultantes ................................................................................. 35

Tabela 4.1 - Propriedades físicas do agregado miúdo (areia grossa). ...................................... 37

Tabela 4.2 - Análise Granulométrica para o agregado graúdo (brita). ..................................... 38

Tabela 4.3 - Propriedades físicas do agregado graúdo (brita) .................................................. 38

Tabela 4.4 - Resultado de Resistência à compressão dos corpos de prova .............................. 39

Tabela 4.5 - Resultados do rompimento para CP’s de 25MPa ................................................. 40

Tabela 4.6 - Resultados do rompimento para CP’s de 30 MPa ................................................ 42

Tabela 4.7 - Resultados do rompimento para CP’s de 35 MPa ............................................... 44

Tabela 4.8 - Composição de custos para tratamento com apenas apicoamento........................47

Tabela 4.9 - Composição de custos para tratamento com apicoamento e aplicação de nata de

cimento......................................................................................................................................47

Tabela 4.10 - Composição de custos para tratamento com apicoamento e aplicação de nata de

cimento com adição de sílica ativa............................................................................................48

Tabela 4.11 - Composição de custos para tratamento com apicoamento e aplicação de adesivo

epóxi..........................................................................................................................................48

xi

SUMÁRIO

LISTA DE FIGURAS...............................................................................................................VII

LISTA DE TABELAS...............................................................................................................IX

1 INTRODUÇÃO .................................................................................................................. 1

1.1 Objetivos ...................................................................................................................... 2

1.1.1 Objetivo geral ................................................................................................................ 2

1.1.2 Objetivos específicos ..................................................................................................... 2

1.2 Estrutura do Relatório .................................................................................................. 2

2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA ........................................................................................... 3

2.1 Definição e classificação dos agregados ...................................................................... 3

2.1.1 Classificação dos agregados ............................................................................... 3

2.2 Aglomerantes ............................................................................................................... 4

2.3 Concretos ..................................................................................................................... 6

2.3.2 Propriedades do concreto fresco ......................................................................... 7 2.3.3 Propriedades do concreto endurecido ............................................................... 10

2.4 Juntas de concretagem ............................................................................................... 15

2.5 Materiais utilizados nas ligações entre concreto novo/concreto velho ...................... 16

2.5.1 Sílica ativa ........................................................................................................ 17

2.5.2 Nata de cimento Portland ................................................................................. 19 2.5.3 Adesivo Epóxi .................................................................................................. 20

3 MATERIAIS E MÉTODOS ............................................................................................. 22

3.1 Método de pesquisa ................................................................................................... 22

3.2 Caracterizações dos agregados: areia grossa e brita .................................................. 22

3.3 Dosagem do concreto ................................................................................................. 23

3.4 Produção dos corpos de prova ................................................................................... 27

3.4.1 Moldagem dos corpos de prova ........................................................................ 28

4 RESULTADOS E DISCUSSÃO ..................................................................................... 37

4.1 Resultados da caracterização do material .................................................................. 37

4.1.1 Resultados dos ensaios com areia grossa ......................................................... 37

4.1.2 Resultados dos ensaios com brita ..................................................................... 37

4.2 Verificação da resistência dos corpos de prova dos concretos produzidos ............... 38

4.3 Resultados das ligações entre concreto novo/concreto velho .................................... 39

4.3.1 Para o concreto de 25 MPa ............................................................................... 39

4.3.2 Para o concreto de 30 MPa ............................................................................... 42 4.3.3 Para o concreto de 35 MPa ............................................................................... 44

4.4 Análise de custos dos tratamentos aplicados ............................................................. 47

5 CONCLUSÃO ....................................................................................................................... 50 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ..................................................................................... 51

1

1 INTRODUÇÃO

Os materiais cimentícios podem ser considerados como um dos mais importantes

para o desenvolvimento da civilização humana, pois foram matéria-prima fundamental para

suprir as necessidades de edificações e obras de infra-estrutura. Isaia (2005), afirma que os

materiais cimentícios promoveram as necessidades de segurança (habitações, fortificações),

de higiene (obras sanitárias, aquedutos, barragens), de ensino e saúde (escolas, hospitais), de

lazer (teatros, anfiteatros), de transporte (rodovias, pontes), de religião (templos) e de obras

públicas (museus, palácios).

Cohen (1988) lembra que o uso de materiais de construção se confunde com a

própria história da humanidade, pois o homem sempre teve de servir-se deles para sobreviver

e satisfazer suas necessidades na busca de abrigo e conforto.

Com o passar dos anos, o homem se aprimorou cada vez mais e adquiriu novos

conhecimentos no emprego de materiais mais complexos. Essa crescente evolução ao longo

do tempo nos trouxe ao que hoje conhecemos por concreto. Esses avanços, segundo Neville

(1997), possibilitaram grande desenvolvimento para a Arquitetura e Engenharia, como um dos

maiores legados deixados para a civilização ocidental.

Após a invenção do concreto armado por Lambot e Monier, na França, este

material foi largamente usado em muitas construções, conforme lembra Isaia (2005), graças

aos métodos de cálculo criados por Moersch e Koenen, na Alemanha, e de Coignet e

Hennebique, na França.

A criação do concreto armado trouxe a superação de algumas dificuldades e

limitações técnicas, dentre elas, a de um material resistente somente às solicitações de

compressão. O desenvolvimento das idéias originais de Monier supriu a lacuna de baixa

resistência à tração pela introdução de armaduras de aço.

Isaia (2005, p. 13) reforça a importância do uso do concreto armado:

O uso conjunto dos dois materiais promoveu ao concreto capacidade para suportar,

ao mesmo tempo, esforços de tração e compressão, possibilitando, então a

construção de estruturas com vãos maiores ou de maior altura. Estas propriedades

garantiram a difusão universal de seu uso, transformando-o em líder inconteste para

uso nas construções em geral.

O uso do concreto armado trouxe muitas facilidades e avanços as edificações,

porém seu emprego cada vez maior em estruturas com maiores vãos trouxe outras questões a

serem solucionadas, uma delas são as juntas de concretagens. Conforme destacam Souza e

2

Ripper (1998), as juntas de concretagens são inevitáveis e não há regra específica para cobrir

todas as situações. Essas juntas de concretagens, muitas vezes, ocorrem em concretos de

diferentes idades e as dificuldades relacionadas à otimização dessas ligações são bastante

conhecidas entre o meio técnico.

1.1 Objetivos

1.1.1 Objetivo geral

Avaliar, por meio de estudos experimentais, o desempenho de materiais de ligação

entre concreto novo e concreto velho, em concretos de diferentes resistências.

1.1.2 Objetivos específicos

(a) Avaliar o desempenho de quatro tipos de tratamentos a serem aplicados na

união concreto novo/concreto velho, tratamentos estes: somente apicoamento,

apicoamento e aplicação de nata de cimento, apicoamento e aplicação de nata

de cimento com adição de 10% de sílica ativa e, por fim, apicoamento com

aplicação de adesivo epóxi

(b) Identificar possíveis diferenças entre o desempenho deste tipo de ligação em

concretos de diferentes resistências.

(c) Analisar os custos dos quatro tipos de tratamentos avaliados.

1.2 Estrutura do Relatório

Esta monografia está dividida em cinco capítulos. O primeiro capítulo é a

introdução, que trata da justificativa e dos objetivos do estudo. O segundo capítulo é a revisão

bibliográfica, que apresenta a fundamentação teórica baseada na bibliografia existente. O

terceiro capítulo, materiais e métodos, mostra todos os procedimentos práticos realizados no

trabalho. O quarto capítulo, resultados e discussão, apresenta todos os resultados obtidos e os

discute. Por fim o quinto capítulo, conclusão, relaciona os resultados obtidos aos objetivos

previamente estabelecidos.

3

2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA

2.1 Definição e classificação dos agregados

Grande parte do volume do concreto é ocupada pelos agregados, deste fato

conclui-se que sua qualidade seja de considerável importância. Os agregados, além de

influenciar a resistência do concreto, podem influenciar negativamente a durabilidade e o

desempenho no caso de apresentarem propriedades indesejáveis.

Neto (2005), afirma que a definição de agregado mais aceita é a de um material

granular, sem forma ou volume definidos, de dimensões e propriedades adequadas às obras de

engenharia, em particular ao fabrico de concretos e argamassas de cimento Portland.

2.1.1 Classificação dos agregados

Neto (2005) destaca que os agregados podem ser classificados de acordo com

alguns critérios, apresentados resumidamente abaixo:

Quanto à origem

a) Naturais, encontrados na natureza já preparados para o uso sem outro

beneficiamento que não sejam a lavagem, como, por exemplo, areia de

rio, pedregulho, dentre outros;

b) Britados, submetidos a processo de cominuição, geralmente por

britagem, para que possam se adequar ao uso como agregados para

concreto, como pedra britada, pedrisco, pedregulho britado, dentre

outros;

c) Artificiais, derivados de processos industriais, tais como argila

expandida e pelotizada, o folhelho expandido por tratamento térmico, a

vermiculita expandida; dentre outros;

d) Reciclados, que podem ser resíduos industriais granulares que tenham

propriedades adequadas ao uso como agregado ou proveniente do

beneficiamento de entulho de construção ou demolição selecionado

para esta aplicação. Ex. escória de alto-forno, entulho de

construção/demolição etc.

4

Quanto à Massa Unitária

A maioria dos agregados naturais, tais como areia e pedregulho, têm massa

unitária entre 1500 e 1700 kg/m³ e produzem os chamados concretos normais com massa

específica de aproximadamente 2400 kg/m³. Entretanto, agregados definidos como leves e

pesados na norma NBR 9935 (ABNT, 2005) podem ser usados para produção dos chamados,

respectivamente, concretos leves e pesados. São exemplos de agregados leves aqueles

produzidos a partir da expansão térmica de argila, escória, vermiculita, ardósia, resíduo de

esgoto (parte mineral). Os agregados pesados ou densos são exemplificados pela barita

(minério de bário), hematita (minério de ferro), limonita (crostas hidratadas de minerais

ferruginosos).

Quanto à Dimensão dos Grãos

De acordo com a NBR 7211 (ABNT, 2009), os agregados, quanto à dimensão dos

grãos, são classificados em agregado graúdo e agregado miúdo.

Agregados graúdos, segundo a mesma norma, são os agregados cujos grãos

passam pela peneira com abertura de malha 75mm e ficam retidos na peneira com abertura de

malha de 4,75mm, em ensaio realizado de acordo com a NBR NM 248 (ABNT, 2003), com

peneiras definidas pela NBR NM ISO 3310-1 (ABNT, 2010).

Já os agregados miúdos são os agregados cujos grãos passam pela peneira com

abertura de malha de 4,75 mm e ficam retidos na peneira com abertura de malha de 150 μm,

em ensaio realizado de acordo com a ABNT NBR NM 248 (ABNT, 2003), com peneiras

definidas pela ABNT NBR NM ISO 3310-1 (ABNT, 2010).

2.2 Aglomerantes

Aglomerante pode ser definido como material ativo, ligante, em geral

pulverulento cuja principal função é formar uma pasta que promove a união entre os grãos do

agregado, é utilizado na obtenção de concretos e argamassas, na forma da própria pasta e

também na obtenção de natas.

Para Mehta e Monteiro (2008), os aglomerantes podem ser classificados, quanto

ao seu princípio ativo, em:

5

a) aéreos: são os aglomerantes derivados da calcinação da gipsita, ou de

carbonatos como a rocha calcária que não precisam de água para endurecer,

são não hidráulicos porque seus produtos de hidratação não resistem à água.

b) hidráulicos: são os aglomerantes que endurecem pela ação exclusiva da água,

como por exemplo a cal hidráulica, o cimento Portland, etc. Este fenômeno

recebe o nome de hidratação.

Neste trabalho utilizaremos o cimento como material aglomerante, Neville (1997)

define cimento como todo material com propriedades adesivas e coesivas capaz de unir

fragmentos de minerais entre si de modo a formar um todo compacto. Essa definição abrange

uma grande variedade de materiais.

No campo da construção, o significado do termo “cimento” se restringe aos

materiais ligantes usados com pedras, areia, tijolos, blocos dentre outros. Segundo Neville

(1997) os constituintes principais desse tipo de cimento são os calcários, de modo que na

engenharia civil e na construção se pensa em cimento calcário. Os cimentos que interessam no

preparo do concreto têm a propriedade de endurecer mesmo dentro da água, devido a reações

químicas com esse elemento, e, portanto, são denominados cimentos hidráulicos.

Os cimentos hidráulicos são constituídos principalmente por silicatos e aluminatos

de cálcio e podem ser classificados de forma ampla como cimentos naturais, cimentos

Portland e cimentos aluminosos.

Segundo Kihara e Centurione (2005) o mercado nacional dispõe de onze tipos

básicos de cimento Portland, todos produzidos pela indústria brasileira de cimento. A Tabela

2.1 apresenta esses tipos de cimento com suas nomenclaturas e conteúdos de constituintes

especificados em normas.

Dois outros tipos de cimento especiais são também produzidos: Cimento Portland

Branco não estrutural (CPB) e Cimento para Poços Petrolíferos (CPP – Classe G).

Tabela 2.1 - Tipos de cimento Portland comercializados no Brasil (Kihara e Centurione, 2005)

Cimento Portland (ABNT)

Nome técnico do cimento Portland

Classes Clínquer + Gesso (%)

Escória siderúrgica (%)

Material pozolânico (%)

Calcário (%)

CP I Comum 25, 32, 40 100 - - -

CP I - S Comum com adição 25, 32, 40 99-95 - 1-5 0

CP II - E Composto com escória 25, 32, 40 94-56 6-34 0 0-10

CP II - Z Composto com pozolana 25, 32, 40 94-76 0 6-14 0-10

CP II - F Composto com fíler 25, 32, 40 94-90 0 0 6-10

6

CP III Alto-forno 25, 32, 40 65-25 35-70 0 0-5

CP IV Pozolânico 25, 32 5-45 0 15-50 0-5

CP V - ARI Alta resistência inicial * 100-95 0 0 0-5

RS Resistente a sulfatos 25, 32, 40 - - - -

BC Baixo calor de hidratação 25, 32, 40 - - - -

CPB Branco estrutural 25, 32, 40 - - - -

2.3 Concretos

Nos tempos modernos, principalmente após a Segunda Guerra Mundial, para a

reconstrução dos países devastados pelo conflito, difundiu-se rapidamente o uso do concreto.

Isaia (2005) destaca que a grande aceitação do concreto se deve a várias vantagens, como

possuir propriedades adequadas e versatilidade que influem para seu emprego extensivo em

diversos tipos de construção.

Mehta e Monteiro (2008, p. 08) definem concreto da seguinte forma:

O concreto é um material composto que consiste essencialmente de um meio

contínuo aglomerante, dentro do qual estão mergulhadas partículas ou fragmentos de

agregados. No concreto de cimento hidráulico, o meio aglomerante é formado por

uma mistura de cimento hidráulico e água.

Para Isaia (2005), apesar dos constituintes básicos do concreto não terem se

modificado muito nos últimos anos, a não ser no uso de aditivos para lhe conferir

propriedades especiais, sua tecnologia evoluiu significativamente com o avanço do

conhecimento da microestrutura da pasta e, principalmente, da interface com o agregado.

Observa-se, também, o aperfeiçoamento dos equipamentos de produção na fabricação de

misturas mais homogêneas, além de facilitar a colocação e compactação.

Neville (1997) afirma que pode-se obter concreto durável utilizando-se os

conhecimentos existentes sem necessidade de técnicas refinadas. É possível, na opinião desse

autor, transformar o concreto de hoje em material de alta tecnologia pela simples realização

de dosagem correta e execução apropriada, levando em conta os fatores que influem nas

propriedades e comportamento do concreto na estrutura real.

Segundo Mehta e Monteiro (2008), baseado na massa específica, o concreto pode

ser classificado em três grandes categorias: o concreto contendo areia natural e seixo rolado

ou pedra britada, geralmente pesando 2400 kg/m³ é chamado concreto de peso normal ou

concreto corrente e é o mais usado geralmente para peças estruturais. Para aplicações em que

se deseja uma alta relação resistência/peso, é possível reduzir a massa específica do concreto,

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usando-se certos agregados, naturais ou processados termicamente, que possuem baixa

densidade, neste caso é utilizado o termo concreto leve para concretos cuja densidade é menor

que 1800 kg/m³. Por outro lado, concretos pesados, utilizados comumente para blindagem à

radiações, são os concretos produzidos a partir de agregados de alta densidade e que

geralmente pesam mais de 3200 kg/m³.

Ainda de acordo com as definições de Mehta e Monteiro (2008), com relação à

resistência, é útil dividir o concreto em três categorias gerais, baseadas na resistência à

compressão, referida aos 28 dias:

Concreto de baixa resistência: resistência à compressão menor que 20 MPa.

Concreto de resistência moderada: resistência à compressão de 20 a 40 MPa.

Concreto de alta resistência: resistência à compressão superior a 40 MPa.

Já a norma NBR 8953 (ABNT, 2009) classifica os concretos para fins estruturais

em dois grupos, o grupo I com classes de resistência característica à compressão com limite

máximo de 50 MPa e o grupo II com classes de resistência que vão de 55 MPa a 80 MPa.

Porém é importante lembrar que já existem concretos para fins especiais com resistências

acima de 150 MPa.

2.3.2 Propriedades do concreto fresco

Para a moldagem de uma peça estrutural, o concreto deve atender a requisitos no

estado fresco. Obviamente espera-se que tal concreto também atenda aos parâmetros de

resistência mecânica e durabilidade preestabelecidos na fase de projeto, conforme prevê a

NBR 6118 (ABNT, 2007).

É fundamental, portanto, que o concreto, no seu estado fresco, atenda algumas

propriedades, como trabalhabilidade suficiente que permita realizar seu transporte,

lançamento, adensamento e acabamento, mantendo-o homogêneo. Para isso, afirma

Guimarães (2005), a mistura no seu estado fresco deve-se manter, durante essas etapas, com

fluidez e coesão mínimas, de acordo com as condições de lançamento do concreto.

Neville (1997) define trabalhabilidade como uma propriedade física inerente ao

concreto, sem referência às circunstâncias de um tipo particular de construção, pois a

8

trabalhabilidade de que se necessita em cada caso depende dos meios de adensamento

disponíveis.

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

compacidade possível. Para Guimarães (2005) é necessário expulsar ao máximo o ar

aprisionado durante as etapas de mistura, transporte e lançamento, adensando o concreto,

entretanto há um limite para este adensamento, pois o concreto não pode desagregar. O

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

A ASTM C 125-93 define trabalhabilidade como a energia necessária para

manipular o concreto fresco sem perda considerável da homogeneidade, já o ACI 116R-90

descreve como a facilidade e homogeneidade com que o concreto fresco pode ser manipulado

desde a mistura até o acabamento.

O consumo de água, para Guimarães (2005), é considerado como o volume de

água, geralmente em litros, por volume de concreto, geralmente em m³. É um dos principais

fatores que influenciam a trabalhabilidade, pois quanto maior o consumo de água mais fluido

será o concreto. Porém, segundo o autor, deve-se atentar que, mantendo a quantidade dos

outros materiais e aumentando o consumo de água, aumenta-se a relação água/cimento. Nesse

caso, perde-se resistência e diminui-se vida útil da estrutura, pois se aumenta a porosidade da

pasta endurecida.

Outro fator que influencia a trabalhabilidade é a coesão. O concreto necessita de

uma tensão mínima para iniciar seu escoamento, devido à força resistente a esse movimento,

composta pelo atrito e pela coesão entre os materiais que o compõem. Guimarães (2005)

explica que para que o concreto se espalhe, após o lançamento, ocupando todos os espaços de

uma forma, é necessário aplicar uma energia, por exemplo, a vibração do concreto. Portanto,

quanto mais obstáculos estiverem impedindo a movimentação do concreto, maior

trabalhabilidade este deve ter ou maior energia deve ser utilizada no seu adensamento.

Guimarães (2005) destaca que quanto maior a coesão maior será a tensão inicial

de escoamento e que para permitir a execução de uma peça estrutural, procura-se obter um

concreto com menor viscosidade e maior coesão possíveis, ou seja, ter grande mobilidade sem

segregar. O maior consumo de água também apresenta o inconveniente de diminuir a coesão

do concreto.

Neville (1997) define a segregação como sendo a separação dos constituintes de

uma mistura heterogênea de modo que sua distribuição deixe de ser uniforme. O autor afirma

ainda que, no caso do concreto, as diferenças de tamanho das partículas e das massas

9

específicas dos constituintes da mistura são as causas primárias da segregação, que podem ser

controladas por uma granulometria adequada, por cuidados no manuseio e no uso correto da

quantidade de água e adição de aditivos plastificantes.

Existem vários ensaios que dão uma noção da trabalhabilidade do concreto, são

eles:

a) Concreto Seco: Ensaio de VeBe.

b) Concreto plástico: slump test (abatimento tronco de cone).

c) Concreto fluido: mesa de Graff.

d) Concreto auto-adensável: Caixa em L; Funil em V; Slump Flow.

Como neste trabalho o concreto utilizado foi o concreto plástico, foi realizado o

ensaio de abatimento do tronco de cone. Devido ao seu baixo custo, é muito utilizado tanto

em laboratório, durante a fase de dosagem, como em canteiros de obras.

A NBR NM 67(ABNT,1998) normaliza esse ensaio no Brasil. No centro de uma

base metálica, posiciona-se um molde também metálico de um tronco de cone com 300mm de

altura, base com 200mm de diâmetro e topo com 100mm de diâmetro. Deve-se molhar o

molde para diminuir a influencia do atrito durante a execução do ensaio. Mantém-se o molde

firme à base metálica colocando os pés sobre saliências fixas junto a base do tronco de cone, o

qual deve ser preenchido com três camadas de concreto, apiloando cada camada 25 vezes com

uma barra de ferro com 16mm de diâmetro. Após remover-se o excesso de concreto, mantém-

se firme o molde sobre a base colocando as mãos sobre saliências fixas no centro do molde e

retirando os pés das saliências inferiores. Logo a seguir o molde é erguido, provocando o

abatimento do concreto. O molde é colocado com o topo apoiado na base metálica ao lado do

concreto e, com o auxílio de uma régua de aço e de uma escala, mede-se o abatimento do

tronco de cone no seu centro (Fig. 2.1)

10

Figura 2.1 - Ensaio de abatimento de tronco de cone: a) molde metálico; b) medição do abatimento (NBR NM

67. 1998, p. 5 e 7).

2.3.3 Propriedades do concreto endurecido

O concreto, no seu estado endurecido, pode ser considerado como uma rocha

artificial, como define Paulon (2005), comparável a um conglomerado constituído por uma

associação de agregados graúdos e grãos de areia, de dimensões variáveis, englobados por

uma pasta de cimento. As propriedades deste material heterogêneo, suas características

mecânicas, elásticas, físicas e químicas, as quais condicionam o seu emprego, dependem de

um grande número de fatores relativos à pasta em si, aos agregados utilizados e, enfim, da

ligação entre esses dois elementos essenciais.

A escolha de um material de engenharia, para cada tipo específico de aplicação,

deve considerar a sua capacidade de resistir a uma força aplicada. Tradicionalmente, a

deformação decorrente de cargas aplicadas é expressa em deformação específica, definida por

Mehta e Monteiro (2008), como a mudança do comprimento por unidade de comprimento; a

carga é expressa em tensão, definida, pelos mesmos autores, como a força por unidade de

área. Dependendo de como agem sobre o material, as tensões podem ser distinguidas umas

das outras: por exemplo, compressão, tração, flexão, cisalhamento e torção. As relações

tensão-deformação dos materiais são geralmente expressas em termos de resistência, módulo

de elasticidade, dutilidade e tenacidade.

Resistência última é a medida de tensão exigida para romper o material. No

projeto das estruturas de concreto, considera-se o concreto como o material mais adequado

para resistir à carga de compressão, por este motivo a resistência à compressão geralmente é

especificada.

11

Geralmente a resistência é considerada como a propriedade mais importante do

concreto. Neville (1997) destaca que a resistência dá uma idéia geral da qualidade do

concreto, pois ela está diretamente relacionada com a estrutura da pasta de cimento hidratada,

porém, em muitos casos práticos, outras características, como a durabilidade e permeabilidade

podem ser mais importantes.

Mehta e Monteiro (2008) destacam ainda que, sendo a resistência do concreto

função do processo de hidratação do cimento, o qual é relativamente lento, tradicionalmente

as especificações e ensaios de resistência do concreto são baseados em corpos de prova

curados em condições específicas de temperatura e umidade por um período de 28 dias.

Entretanto, pode-se verificar a resistência do concreto para menores idades (1, 3, 7 e 14 dias)

para obras que tenham protensão ou estruturas pré-moldadas e para maiores idades (56, 91

dias ou mais).

Segundo Jacintho e Giongo (2005) o comportamento mecânico do concreto pode

ser influenciado por outros fatores, tais como: tipo de solicitação, velocidade de

carregamento, relação água/cimento, idade do concreto, forma e dimensões dos corpos de

prova. Além disso, os autores acrescentam que as adições e os aditivos, que, incorporados ao

concreto, podem melhorar o desempenho de uma propriedade específica, como, por exemplo,

aumentar a resistência à compressão, como é o caso da adição de sílica ativa no concreto.

Para Neville (1997), considera-se que a resistência de um concreto, curado em

água a uma temperatura constante, depende apenas de dois fatores: a relação água/cimento e o

grau de adensamento.

Para Mehta e Monteiro (2008), muitos são os fatores que podem influenciar a

resistência mecânica do concreto, pode-se encontrar uma forma muito ilustrativa de

mostrarem-se esses fatores (Fig. 2.2).

Jacintho e Giongo (2005) lembram que, quando o concreto está plenamente

adensado, considera-se sua resistência como inversamente proporcional à relação a/c, os

autores afirmam ainda que essa relação foi precedida pela denominada “lei”, mas, na

realidade, uma regra, estabelecida por Duff Abrams em 1919, o qual determinou a resistência

da seguinte maneira:

(1)

onde:

12

a/c = é a relação água cimento/cimento da mistura (inicialmente tomada em

volume);

K1 e K2 = são constantes empíricas, que dependem dos materiais e da idade do

concreto.

Na Fig. 2.3, é mostrada a forma geral da curva que representa a dependência entra

a relação a/c e a resistência à compressão do concreto.

Figura 2.2 - Interação dos fatores que influenciam a resistência do concreto (MEHTA & MONTEIRO. 2008 p.

63)

Figura 2.3 - A dependência entre a resistência e a relação a/c (NEVILLE, 1997, p. 278)

Neville (1997) destaca ainda que a valores muito baixos da relação água/cimento,

a curva deixa de ser seguida quando o adensamento pleno não é mais possível, o ponto real

onde se inicia o afastamento da curva depende do meio de adensamento disponível.

RESISTÊNCIA DO CONCRETO

PARÂMETROS DA

AMOSTRA

DIMENSÕES

GEOMETRIA

ESTADO DA UMIDADE

RESISTÊNCIA DAS

FASES

COMPONENTES

PARÂMETRO DE

CARREGAMENTO

TIPO DE TENSÃO

VELOCIDADE DE

APLICAÇÃO DA TENSÃO

POROSIDADE DA MATRIZ

FATOR a/c

ADITIVOS MINERAIS

GRAU DE HIDRATAÇÃO Tempo de Cura

Temperatura

Umidade CONTEÚDO DO AR

Ar preso

POROSIDADE DO

AGREGADO

POROSIDADE DA ZONA DE TRANSIÇÃO

FATOR a/c

ADITIVOS MINERAIS

CARACTERÍSTICAS DE EXUDAÇÃO Distribuição Granulométrica do agregado

Tamanho Máximo e Geométrica

GRAU DE COMPACTAÇÃO GRAU DE HIDRATAÇÃO

Tempo de Cura

Temperatura Umidade

INTEGRAÇÃO QUÍMICA ENTRE AGREGADO E

PASTA DE CIMENTO

13

Alguns autores criticam o uso da relação água/cimento como não sendo

suficientemente fundamental para a resistência do concreto. Neville (1997, p.279) propõe o

seguinte:

“Para um dado cimento e agregados aceitáveis, a resistência que pode ser obtida

com uma mistura trabalhável, adequadamente lançada, de cimento, agregados e água

(em iguais condições de mistura, cura e ensaio), é influenciada por:

a) relação entre o cimento e a água de mistura

b) relação entre o cimento e o agregado

c) granulometria, textura superficial, forma, resistência e rigidez das partículas de

agregado

d) tamanho máximo do agregado.”

Neville (1997) afirma que não há duvida de que a relação agregado/cimento é

apenas um fator secundário da resistência do concreto.

Em regra geral, a influência do agregado na resistência do concreto convencional

não é levada em conta. De acordo com Mehta e Monteiro (2008), a resistência do agregado

normalmente não é um fator determinante na resistência do concreto porque, à exceção dos

agregados leves, a partícula do agregado é, várias vezes, mais resistente que a matriz e a zona

de transição, Figura 2.4. Em outras palavras, para a maioria dos agregados naturais, a

resistência do agregado é raramente utilizada porque a ruptura é determinada pelas outras

duas fases.

Figura 2.4 - Zona de transição pasta/agregado graúdo.

Existem, contudo, outras propriedades do agregado além da resistência, tais como

o tamanho, a forma, a textura da superfície, a granulometria e a mineralogia, que

reconhecidamente influem na resistência do concreto.

O efeito do diâmetro máximo do agregado é mais pronunciado em concretos de

alta resistência, pois, segundo Jacintho e Giongo (2005), para essas resistências, a relação a/c

diminui, e a porosidade reduzida da zona de transição começa a ser importante na resistência

do concreto.

14

Diferenças na composição mineralógica dos agregados também afetam a

resistência do concreto. Segundo Mehta e Monteiro (2008), a substituição de agregado

calcáreo por agregado a base de sílica conduz a um aumento substancial na resistência do

concreto. Não apenas a redução do tamanho do agregado graúdo, mas também a substituição

do agregado de calcário por agregado de arenito melhoram significativamente a resistência

final do concreto, isso é afirmado por Neville (1997), como mostra a Fig. 2.5.

Figura 2.5 - Relação entre resistência à compressão e a idade de concretos preparados com diversos agregados

(NEVILLE, 1997, p. 294).

A resistência do concreto é de fundamental importância no projeto de estruturas

de concreto, no entanto, qualquer tensão é acompanhada de deformação e vice versa. A

relação entre tensões e deformações é de fundamental interesse no projeto estrutural.

Neville (1997) afirma que, como muitos outros materiais, o concreto é elástico

dentro de certos limites. Um material é considerado perfeitamente elástico se surgem e

desaparecem deformações imediatamente após a aplicação ou retirada de tensões. Para o autor

essa definição não implica linearidade entre tensões e deformações: alguns materiais como

vidro e algumas rochas apresentam comportamento elástico não linear com relação à tensão-

deformação.

Segundo Mehta e Monteiro (2008) a relação entre a tensão e a deformação

reversível é definida como módulo de elasticidade. Os autores destacam ainda que em

materiais homogêneos, o módulo de elasticidade é a medida das forças de ligação

interatômicas e não é afetada por mudanças microestruturais, o que não é válido para

materiais multifásicos como o concreto. O módulo de elasticidade à compressão do concreto

varia de 14 x 10³ a 40 x 10³ MPa.

15

Neville (1997) lembra que quando o concreto é mantido sob uma carga

permanente, a deformação cresce com o tempo, isto é, o concreto apresenta uma fluência.

Além disso, afirma o autor, submetido ou não a carregamento, o concreto se contrai quando

perde umidade, sofrendo uma retração. As intensidades da retração e da fluência são da

mesma ordem de grandeza da deformação elástica devidas a tensões usuais, de modo que os

diversos tipos de deformações sempre devem ser levados em conta.

2.4 Juntas de concretagem

Em grande parte das obras de construção com emprego de concreto estrutural, por

diversos fatores, a concretagem pode ser feita em etapas, criando assim superfícies de ligação

entre concretos de diferentes idades. O mesmo também pode ocorrer em obras de ampliação.

O concreto é considerado, na concepção de projetos com seu emprego, como um material que

fornece elementos unidos sem quebra de continuidade, formando estruturas monolíticas.

No caso de recuperação ou reforço de estruturas com o uso do concreto, se faz

necessário a criação de uma interface de ligação entre o concreto aplicado na recuperação e o

concreto já existente.

Marek e Vanderlei (1997), afirmam que, geralmente, a região de contato entre os

concretos de diferentes idades é a região mais suscetível ao surgimento de problemas, pois,

além de ser a região com maior risco de segregação de materiais, é também a região onde é

mais comum haver camadas de nata de cimento, que atuam como uma camada de baixa

resistência e diminuindo a aderência entre os dois concretos.

Cánovas (1984) explica o surgimento da nata de cimento durante o processo de

adensamento do concreto quando afirma que às vezes, o vibrador não “costura” as camadas

subjacentes, como requer a boa técnica de seu emprego. Nesse caso, cria-se uma interface

entre camadas, de característica pouco uniforme e, em geral, fraca, por ser formada pela

argamassa que “sobrenadou” durante a vibração da camada inferior, e ao agregado que foi

para o fundo da nova capa que está sendo lançada.

Segundo Souza & Ripper (1998), a perda de aderência é um efeito que pode ter

consequências ruinosas para a estrutura, e pode ocorrer entre concretos de idades diferentes,

na interface de duas concretagens. Esse efeito ocorre quando a superfície entre o concreto

antigo e o concreto novo estiver suja, quando houver um espaço de tempo muito grande entre

16

duas concretagens consecutivas e a superfície de contato (junta de concretagem) não tiver sido

convenientemente preparada ou quando surgirem trincas importantes no elemento estrutural.

Cánovas (1984) afirma que nas estruturas de concreto não existem rebites, nem

soldaduras e isso permite confiar plenamente na hiperestaticidade dos elementos, entretanto,

embora não se tenha esses tipos de ligações, existem as juntas de concretagem. O ideal seria,

em toda estrutura de concreto, que a concretagem fosse contínua e que não existissem juntas,

ou seja, que houvesse um monolitismo total. Na prática isso é impossível de conseguir e nas

obras são muitas as juntas construtivas que é preciso deixar, em virtude do término da jornada

de trabalho, ou por mau tempo, na época de fortes chuvas, falta de materiais, pouca definição

da obra, suspensão da mesma dentre outros.

É fundamental que a superfície da junta seja tratada adequadamente para que a

descontinuidade construtiva que a junta cria, não se traduza em descontinuidade estrutural.

Cánovas (1984) afirma que a primeira medida a ser adotada é empregar, de ambos os lados da

junta, concretos idênticos e a segunda consiste em conseguir que ambos fiquem unidos, sendo

este o problema mais difícil de ser solucionado.

Segundo a NBR 14931 (2004) podem ser utilizados produtos para melhorar a

aderência entre as camadas de concreto em uma junta de concretagem, deste que estes não

causem danos ao concreto e seja possível comprovar desempenho pelo menos igual ao dos

métodos tradicionalmente utilizados.

Existem métodos, tal como o apicoamento, que associado, ou não, com outros

produtos, podem melhorar a aderência nas juntas de ligação entre concretos. Neste trabalho

além de apenas apicoamento, foram utilizados materiais que podem ser produzidos na obra,

como a nata de cimento e a nata de cimento com adição de sílica ativa, e um tipo de material

industrializado, o adesivo epóxi.

2.5 Materiais utilizados nas ligações entre concreto novo/concreto velho

Existe um número muito grande de materiais desenvolvidos especificamente para

serem utilizados em trabalhos de reabilitação de estruturas de concreto armado. Dentre eles

pode-se citar os aditivos que melhoram, em vários aspectos, o desempenho do material

utilizado no reparo.

Segundo Reis (1998), os materiais de reparo podem ser constituídos basicamente

por ligantes hidráulicos ou por ligantes sintéticos. Dentro do grupo dos materiais com base

17

cimentícia (ligantes hidráulicos) pode-se citar o cimento Portland comum ou de

endurecimento rápido, que são os materiais tradicionalmente mais usados em trabalhos de

reparos e reforços ou ligações entre concretos. Para melhorar o desempenho desse material

pode-se incorporar na pasta de cimento alguns tipos de aditivos e/ou adições. Entre as adições

minerais mais utilizadas estão as pozolanas, cinzas volantes, a escória de alto forno e a sílica

ativa. No caso das ligações entre concretos, existe no mercado um número muito grande de

adesivos à base epóxi indicados para este caso.

Neste trabalho, os materiais utilizados no tratamento de ligação entre concreto

novo/concreto velho foram:

Nata de cimento Portland tipo CP II – Z – 32 RS com adição de sílica ativa;

Nata de cimento Portland tipo CP II – Z – 32 RS;

Adesivo Epóxi Pastoso – Concresive® 228 (BASF);

2.5.1 Sílica ativa

Para Malhotra e Mehta (1996), o uso de adições de minerais na construção civil é

anterior à invenção do cimento, no período de 1500 a. C, na Grécia, onde se adotava um

material de origem vulcânica, originado de erupções ocorridas na ilha de Santorine.

Atualmente, as adições minerais comumente utilizadas são resíduos provenientes

de indústrias, resíduos estes que seriam comumente descartados em locais impróprios gerando

risco de contaminação do solo e fontes de água.

Com a tendência mundial e desenvolvimento sustentável e preocupação cada vez

maior com o meio ambiente, espera-se que seja crescente o uso de adições minerais na

indústria do cimento e do concreto, substituindo parcialmente clínquer ou cimento.

Dentre outros tipos de adições minerais destaca-se o uso de sílica ativa, um

subproduto resultante do processo de obtenção do ferro-silício (insumo destinado em grande

parte à produção de aços comuns, na qual atua como desoxidante) e silício-metálico (insumo

utilizado na fabricação de componentes eletrônicos, silicones e alumínio).

Mehta (1984) explica que o silício e o ferro silício são produzidos em grandes

fornos elétricos de fusão, do tipo arco voltaico, que operam a temperaturas acima de 2000°C,

o autor explica ainda que na redução do quartzo a silício, é produzido o monóxido de silício

gasoso (SiO). Ele é transportado a zonas de temperaturas mais baixas (parte superior do

18

forno), onde oxida ao entrar em contato com o ar, formando o dióxido de silício (SiO2), que se

condensa em forma de partículas esféricas, extremamente pequenas (diâmetro médio de 0,1

µm) e amorfas, denominadas de sílica ativa. A Figura 2.6 mostra, esquematicamente, o

processo de produção de silício metálico e de captação de sílica ativa.

Figura 2.6 - Esquema de produção do silício e captação da sílica ativa (MOLIN, 2005, p. 357).

Mehta e Monteiro (2008) comparam a sílica ativa ao cimento Portland e a cinzas

volantes típicas e concluem que a sílica ativa apresenta distribuição granulométrica das

partículas duas ordens de grandeza mais finas que os demais produtos, com isso os autores

acrescentam que, devido a esse fator, o material, por um lado, é altamente pozolâmico, mas

por outro, cria problemas de manuseio e aumenta apreciavelmente o consumo de água do

concreto, a menos que se acrescente aditivo redutor de água.

Para Molin (2005), a sílica ativa produz efeitos químicos e físicos na

microestrutura do concreto, ao contrário das pozolanas naturais, escórias e cinzas volantes. A

reação Ca(OH)2 – SiO2 envolvendo a sílica ativa é rápida e pouco variável, não sendo

necessários longos períodos de cura para atingir as resistências ou baixas permeabilidades

desejadas.

Para temperaturas de 20°C, Maage (1987) afirma que a reação pozolânica inicia

por volta do sétimo dia, enquanto para temperaturas mais altas (35°C) a contribuição química

já é observada aos dois dias de idade.

Segundo Molin (2005), o efeito microfíler acontece como resultado do tamanho

das partículas de sílica ativa, que se introduzem entre os grãos de cimento e se alojam nos

interstícios da pasta, reduzindo o espaço disponível para água e atuando como ponto de

19

nucleação, o que dificulta a orientação preferencial dos cristais de hidróxido de cálcio na

interface pasta/agregado.

Reis (1998) explica que a sílica ativa é um pó extremamente fino, com grãos de

forma esférica que preenche os vazios da matriz do cimento hidratado, aumentando a

densidade do concreto, o autor acrescenta que durante o processo de hidratação do cimento. A

sílica ativa, em se tratando de uma pozolana altamente reativa, combina facilmente com o

hidróxido de cálcio, um produto resultante da hidratação do cimento, alterando a

microestrutura e a morfologia da zona de transição na interface matriz-agregado, reagindo e

formando cristais de silicato de cálcio hidratado. Este subproduto é mais fino que os cristais

dos grãos de cimento e se constitui no principal elemento responsável pelo aumento da

resistência do concreto. Através dessa reação com a sílica ativa, obtém-se uma matriz muito

densa que vincula fortemente as partículas dos agregados e, consequentemente, preenche os

espaços entre elas, como resultado, tem-se um material resultante muito resistente e

relativamente homogêneo.

Souza e Ripper (1998) afirmam que, devido à forma das partículas e à sua extrema

finura, a sílica ativa modifica várias propriedades do concreto, apresentando a vantagem de

fornecer maior aderência na união concreto novo/concreto velho, podendo já vir condicionada

ao cimento ou ser empregada diretamente na mistura do concreto, ou na superfície de ligação,

sob a forma de lama ou “in natura” (pó).

Com relação a quantidade aplicada na mistura com cimento, Souza e Ripper

(1998) recomendam que as adições de sílica ativa devam ser feitas em quantidades que

variem de 4% a 15% do peso do cimento, conforme a aplicação e o desempenho que se deseje

do material.

2.5.2 Nata de cimento Portland

De acordo com a definição de Neville (1997), cimento, em linhas gerais, pode ser

considerado substâncias com propriedades adesivas e coesivas capaz de unir fragmentos de

minerais entre si de modo a formar um todo compacto. Essa definição abrange uma grande

quantidade de materiais distintos entre si, com poucas características em comum, a não ser a

capacidade aglutinante.

Mehta e Monteiro (2008) definem os cimentos hidráulicos como os aglomerantes

que não só endurecem através de reações com a água, como também formam um produto

resistente à água.

20

De acordo com Mehta e Monteiro (2008) o cimento Portland anidro não aglomera

areia e agregado graúdo, ele só adquire a propriedade adesiva quando misturado à água. Isto

acontece porque a reação química do cimento com a água, comumente chamada de hidratação

do cimento, gera produtos que possuem características de pega e endurecimento.

Para Neville (1997), existem duas formas de reação entre os constituintes do

cimento e a água: a) incorporação direta de algumas moléculas de água, ou seja, hidratação

propriamente dita, e b) hidrólise, isto é, quebra e dissolução de determinados componentes do

cimento, como, por exemplo, o gesso que disponibiliza íons sulfato ao sistema. É usual, e

mesmo conveniente, utilizar o termo hidratação do cimento a todas as reações, isto é, tanto a

hidratação como a hidrólise.

A mistura de cimento e água, aqui denominada de nata de cimento, é normalmente

utilizada para injeção em falhas na estrutura, ancoragem de barras ou ligação entre concretos

de diferentes idades.

Segundo Souza e Ripper (1998) esta pasta deve ser homogênea, devendo atingir,

após elaborada, a consistência de uma tinta espessa, para isso, em geral, utiliza-se um fator

água/cimento da ordem de 0,40.

2.5.3 Adesivo Epóxi

O adesivo epóxi faz parte de uma classe de materiais denominada de polímeros,

mais especificamente do tipo resinas epoxídicas.

Souza e Ripper (1998) explicam que os polímeros são compostos formados por

processo químico de associação molecular, produzido e controlado por catalisadores,

responsáveis pelo início do processo, pelos inibidores, que controlam a velocidade do

processo, impedindo a polimerização prematura durante o armazenamento do produto, e pelos

aceleradores, que aceleram o processo.

Os polímeros são usados na fabricação de concretos convencionais, por adição ao

cimento e ao próprio concreto, quer durante a mistura, quer posteriormente. Segundo Souza e

Ripper (1998), dos polímeros, os mais utilizados no Brasil são as resinas epoxídicas,

derivadas do petróleo, resultantes da combinação de epocloridina e do bifenol. De acordo com

as proporções utilizadas de cada um destes componentes, torna-se possível a obtenção de

resinas com diferentes propriedades, principalmente no que diz respeito a densidade e peso

molecular.

21

Uma propriedade importante das formulações epoxídicas, segundo Souza e Ripper

(1998), é a ausência quase total de retração durante o processo de cura, o que garante a

integridade da superfície de ligação. No entanto, conforme destaca os autores, têm o

coeficiente de dilatação térmica bastante superior ao do concreto e, por isso, os serviços

realizados em peças submetidas a variações acentuadas de temperatura podem estar sujeitos

ao surgimento de fissuras e deslocamentos relativos, provocados por incompatibilidade de

deformações.

Os adesivos, como o próprio nome diz, são materiais utilizados para colar

materiais a elementos estruturais já existentes. Os adesivos de base epóxi são polímeros

fornecidos em dois componentes: monômero e catalisador. Após a mistura dos dois

componentes, o material permanece viscoso durante certo tempo, denominado “pot-life”,

depois endurece e se solidifica, adquirindo então elevada resistência mecânica.

22

3 MATERIAIS E MÉTODOS

3.1 Método de pesquisa

O presente trabalho foi dividido em duas etapas: uma etapa de estudos teóricos e

uma etapa prática de ensaios experimentais. Na etapa teórica foi realizada a pesquisa

bibliográfica através de livros, trabalhos de outros autores, artigos científicos, internet, dentre

outros. Na parte prática, realizada no Laboratório de Materiais de Construção da Universidade

Federal do Ceará e no Laboratório da Fundação Núcleo de Tecnologia Industrial – NUTEC,

foram realizadas as moldagens, caracterizações de materiais, e os ensaios experimentais

envolvidos no estudo.

3.2 Caracterizações dos agregados: areia grossa e brita

A areia utilizada na produção do concreto para este trabalho foi a areia lavada e

peneirada, oriunda de leitos de rios, a brita utilizada tem origem em pedreiras localizadas na

região metropolitana de Fortaleza, material usualmente utilizado para tal fim nesta cidade.

Para os agregados, areia grossa e brita, foram realizados ensaios de caracterização

no Laboratório de Materiais de Construção (LMC) da Universidade Federal do Ceará (UFC).

Inicialmente, no estabelecimento da amostragem, foi realizado o processo de quarteamento do

material de acordo com a NBR NM 26 (ABNT, 2009): Agregados - Amostragem. Em seguida

os ensaios abaixo:

Para a areia (Figura 3.1) foram realizados os seguintes ensaios, conforme as

normas da ABNT listadas a seguir:

Granulometria - NBR NM 248/2003: Agregados – Determinação da composição

granulométrica.

Massa específica - NBR 9775/1987: Agregados – Determinação da umidade

superficial em agregados miúdos por meio do frasco de Champman - Método de

ensaio.

Massa unitária – NM 45/2006: Agregados – Determinação da massa unitária e do

volume de vazios.

Teor de material pulverulento - NBR NM 46/2003: Agregados – Determinação do

material fino que passa através da peneira 75 μm, por lavagem.

23

Figura 3.1 - Areia Grossa.

Para a brita (Figura 3.2) foram realizados os seguintes ensaios, conforme as

normas da ABNT listadas a seguir:

Granulometria - NM 248/2003: Agregados – determinação da composição

granulométrica.

Massa específica - NBR NM 53:2009: Agregado graúdo – determinação de massa

específica, massa específica aparente e absorção de água.

Massa unitária - NM 45/2006: Agregados – Determinação da massa unitária e do

volume de vazios.

Figura 3.2 - Brita.

3.3 Dosagem do concreto

Neste trabalho, para a dosagem do concreto, foi utilizada uma metodologia de

dosagem experimental, baseada no método desenvolvido pelo American Concrete Institute

24

(ACI) e adaptado pela Associação Brasileira de Cimento Portland (ABCP) às condições

brasileiras, isto é, para agregados que cumpram a norma NBR 7211.

Primeiramente foi determinada a relação água/cimento (a/c) do concreto de

acordo com a Curva de Abrams do Cimento mostrada na Figura 3.3 (exemplo para resistência

desejada de 25 MPa), este procedimento foi feito para cada resistência requerida, neste caso

25 MPa, 30 MPa e 35 MPa.

Figura 3.3 – Gráfico para a determinação da relação a/c em função das resistências do concreto e cimento aos 28

dias, (RODRIGUES, 1998, p. 18).

Foram obtidos, através da Curva de Abrams, os fatores a/c mostrados na Tabela

3.1.

Tabela 3.1 – resistências requeridas e fatores a/c obtido pela Curva de Abrams.

Resistência Requerida fator a/c

25 MPa 0,58

30 MPa 0,52

35 MPa 0,46

Após a determinação do fator água/cimento, foi determinado o Consumo de Água

do Concreto (Ca) através da Tabela 3.2, tendo sido estabelecido o abatimento do tronco cone

em 70 mm e a dimensão máxima característica do agregado graúdo em 19,0 mm, ver Tabela

4.1, pode ser observado que neste caso o consumo de água (Ca) é de 200 l/m³, sendo o

mesmo para as três resistências dos concretos produzidos.

25

Tabela 3.2 – Consumo de água aproximado (RODRIGUES, 1998, p. 20).

A partir do estabelecimento do consumo de água (Ca), calcula-se o consumo de

cimento através da expressão:

C = Ca /(a/c) (kg/m3), onde c é o consumo de cimento em Kg/m³ de concreto.

Foram obtidos os consumos de cimento mostrados na Tabela 3.3.

Tabela 3.3 – Consumo de cimento para as resistências requeridas

Resistência Requerida Consumo de cimento(kg/m³)

25 MPa 338,98

30 MPa 384,62

35 MPa 434,78

Utilizando-se a Tabela 3.4, determina-se o volume compactado a seco (Vc) de

agregado graúdo.

Tabela 3.4 – Volume compactado a seco (Vc) de agregado graúdo por m³ de concreto (RODRIGUES, 1998, p. 22).

A determinação do consumo de agregado graúdo (Cb) é feita pela expressão:

Cb= Vc x Mc (kg/m3), onde Vc é volume compactado a seco de agregado graúdo

por m³ de concreto e Mc é a massa unitária do agregado graúdo.

Para o módulo de finura da areia (MF) igual a 2,4mm (Tabela 4.1) e a dimensão

máxima do agregado graúdo igual a 19,0 mm (Tabela 4.3), tem-se um Vc igual a 0,710.

A massa unitária do agregado graúdo (Mc) é igual a 1420 kg/m³, Tabela 4.3.

Dessa forma, foi obtido um Cb de 1008,2 kg/m³, fixo para as três resistências requeridas.

26

Como já foram determinados os consumos dos outros materiais, a determinação

do consumo de areia é imediata, pois pode-se admitir que o volume do concreto é formado

pela soma dos volumes absolutos do cimento (Vc), água (Va) e agregados (Vm – Vb).

Portanto para 1 m³ de concreto tem-se:

(2)

onde γc, γb e γa (~ 1000 kg/m³) são respectivamente, as massas específicas do

cimento, brita e água de acordo com os dados da Tabela 3.5. O consumo de areia será:

Cm= γm x Vm, onde γm é a massa específica da areia (Tabela 3.5).

Tabela 3.5 – Massas específicas da areia, brita, água e cimento em kg/m³.

Massas específicas

Areia γm Massa específica (kg/m³) 2614,38

Brita γb Massa específica (kg/m³) 2510,52

Água γa Massa específica (kg/m³) 1000,00

Cimento γc Massa específica (kg/m³) 3130,00

Logo, o consumo de areia (Cm) para os concretos com resistências requeridas de

25 MPa, 30 MPa e 35 MPa são mostrados na Tabela 3.6.

Tabela 3.6 – Consumos de agregado miúdo.

Resistência Requerida Vm (m³) Cm (kg/m³)

25 MPa 0,290 758,46

30 MPa 0,276 720,34

35 MPa 0,260 678,44

Os traços foram estabelecidos a partir dos consumos em Kg/m³, calculados

anteriormente, fixando-se a proporção de cimento em 1 e os demais valores calculados por

regra de três simples, ver Tabela 3.7.

Para o bom funcionamento da betoneira utilizada na produção do concreto, os

traços foram dosados para 12 kg de brita.

27

Tabela 3.7 – Dosagem do concreto.

25 MPa Cimento Areia Brita Água

Consumos Kg/m³ 338,98 758,46 1008,2 200

Traço 1,00 2,24 2,97 0,59

Consumo em Kg

p/ 12kg de brita 4,03 9,03 12,00 2,38


Consumos Kg/m³ 384,62 720,34 1008,2 200

Traço 1,00 1,87 2,62 0,52

Consumo em Kg

p/ 12kg de brita 4,58 8,57 12,00 2,38


Consumos Kg/m³ 434,78 678,44 1008,2 200

Traço 1,00 1,56 2,32 0,46

Consumo em Kg

p/ 12kg de brita 5,17 8,08 12,00 2,38

Após os ensaios de caracterização dos materiais e a dosagem do concreto, deu-se

início às atividades de produção e moldagem dos corpos de prova, conforme apresentado a

seguir.

3.4 Produção dos corpos de prova

A parte prática deste trabalho foi realizada no Laboratório de Materiais de

Construção da Universidade Federal do Ceará (LMC-UFC) e no Laboratório da Fundação

Núcleo de Tecnologia Industrial – NUTEC, onde foram realizadas as moldagens e os ensaios

experimentais envolvidos no estudo.

As etapas envolvidas nesta fase do estudo foram:

(a) Seleção e caracterização dos materiais;

(b) Dosagem dos concretos para a moldagem dos corpos de prova;

(c) Moldagem dos corpos de prova com diferentes resistências à compressão;

(d) Preparo dos corpos-de-prova, esse preparo consiste na serragem dos mesmos e

apicoamento;

(e) Aplicação de técnica de ligação entre concreto novo/concreto velho na superfície serrada

do corpo de prova;

(f) Remoldagem dos CP’s serrados e com superfícies tratadas nas formas cilíndricas e

preenchimento com concreto novo de mesma resistência;

28

(g) Ensaio de compressão aos 28 dias para verificação do desempenho dos tratamentos

adotados;

Como as etapas (a) e (b) já foram tratadas em tópicos anteriores, as demais

serão discutidas a seguir.

3.4.1 Moldagem dos corpos de prova

O concreto foi produzido em betoneira elétrica de 120 litros (Figura 3.4) e

moldado em corpos de prova de fôrma metálica cilíndrica com dimensões 10x20 cm (Figura

3.5). A moldagem dos corpos de prova foi feita de acordo com a NBR 5738 (ABNT, 2003)

Concreto – Procedimento para moldagem e cura de corpos-de-prova, e os rompimentos

foram feitos de acordo com a NBR 5739 (ABNT, 2007): Concreto - Ensaios de compressão

de corpos-de-prova cilíndricos.

Figura 3.4 – Betoneira elétrica de 120 litros

Figura 3.5 – Formas cilíndricas 10x20 cm

29

Foram moldados 21 corpos de prova, divididos igualmente entre as resistências de

25 MPa, 30 MPa e 35 MPa, conforme ilustra a Figura 3.6.

Figura 3.6 – Esquema da moldagem dos corpos de prova.

Após desmoldados, 24 horas após a moldagem, os corpos de prova foram

submetidos ao processo de cura de 28 dias, onde permaneceram em reservatório imersos em

água (cura úmida).

Em seguida, dos sete corpos de prova moldados para cada resistência, um foi

deixado de reserva caso ocorresse alguma problema com outro CP. Dos seis CP’s restantes,

dois foram rompidos aos 28 dias, em prensa hidráulica (Figura 3.7) para verificação da

resistência, essa verificação foi feita de acordo com a NBR 5739/2007 : Concreto – ensaio de

compressão de corpos de prova cilíndricos. Os resultados serão apresentados no capítulo 4.

Figura 3.7 – Rompimento dos corpos de prova

30

Os outros quatro CP’s foram serrados a um ângulo de 30°, formando assim oito

partes que foram utilizadas na união com concreto novo. Este ângulo foi escolhido por

facilitar o corte no equipamento disponível e dar mais segurança ao operador. A Figura 3.8

esquematiza a destinação dos CP’s de 25 MPa, esquema idêntico vale para os CP’s de 30 MPa

e 35 MPa.

Figura 3.8 – Esquema da destinação dos corpos de prova

Para cada tipo de ligação a ser avaliada foram utilizadas duas partes de corpos de

prova serrados, como tem-se quatro tipo de ligações, justifica-se o uso das oito partes

oriundas dos quatro CP’s serrados.

A serragem dos corpos de prova foi realizada no NUTEC, com o uso de uma serra

circular elétrica (Figura 3.9) adequada para tal fim. Cada superfície do corpo de prova serrado

(Figura 3.10) recebeu um dos tratamentos, especificados a seguir.

Tratamentos empregados na superfície dos CP’s:

a) Apenas apicoamento

b) Apicoamento + nata de cimento

c) Apicoamento + nata de cimento com adição de sílica ativa

d) Apicoamento + aplicação de adesivo epóxi

31

Figura 3.9 – Serra utilizada no corte dos corpos de prova

Figura 3.10 – Superfície do corpo de prova após serragem

Todas as superfícies de ligação foram apicoadas, na forma de sulcos

transversais feitos com serra circular, para aumentar a zona de contato entre o concreto do CP

e o concreto novo adicionado posteriormente. Já com o apicoamento, os corpos de prova

foram inseridos novamente na forma cilíndrica (Figura 3.11) onde alguns receberam

tratamento com materiais de ligação, já outros sem esse tratamento.

Superfície

onde se dará o

tratamento de

ligação

32

Figura 3.11 – CP dentro da forma cilíndrica para ser concretado.

Antes de cada aplicação fez-se a limpeza da superfície do CP com jato de água,

deixando a mesma isenta de poeira, óleos, graxas ou qualquer tipo de partículas soltas.

Para a confecção da nata de cimento utilizou-se uma balança de precisão (Figura

3.12) para pesagem dos materiais, o traço adotado para esta nata foi de 1:0,4 (Cimento:água),

segundo recomendação de Souza e Ripper (1998), já citada anteriormente. A homogeneização

e aplicação do material foi feita com espátula (Figura 3.13), de forma a preencher toda a

superfície do CP (Figura 3.14).

Figura 3.12 – Balança de precisão

33

Figura 3.13 – Espátula

Figura 3.14 – Superfície do corpo de prova após aplicação da nata de cimento

A confecção da nata de cimento com adição de sílica ativa foi feita de forma

semelhante à nata de cimento, utilizando a mesma balança para pesagem dos materiais e o

mesmo processo de homogeneização e aplicação no CP. O traço utilizado foi 1:0,1:0,44

(cimento:sílica ativa:água), dosagem baseada na recomendação de Sousa e Ripper (1998) que

recomendam uma adição de sílica ativa entre 4% e 15% do peso de cimento, neste caso foi

adicionado 10%. A dosagem da água foi feita baseado na proporção estabelecida para a nata

com apenas cimento mais um acréscimo proporcional à adição de sílica.

O tratamento com adesivo epóxi foi feito segundo as recomendações da BASF,

fabricante do Concresive® 228 (Figura 3.15), que foi o produto utilizado. O fabricante

recomenda que o componente A seja misturado ao componente B até a perfeita

homogeneização. A aplicação deve ser feita com espátula formando-se uma camada contínua

que cubra toda a superfície de união (Figura 3.16).

34

Figura 3.15 - Concresive® 228

Figura 3.16 – Superfície do CP tratada com Concresive® 228

Após serrados e com suas superfícies de ligação tratadas, os corpos de prova

foram remoldados. Para isso, os CP’s foram inseridos em forma metálica e cilíndricas de

mesmas dimensões das que foram originalmente confeccionados conforme ilustra a Figura

3.17.

Figura 3.17 – Remoldagem dos corpos de prova

35

A fôrma cilíndrica contendo o CP serrado foi preenchida com concreto com as

mesmas características do CP original, ou seja, mesma dosagem, mesmos materiais e

obviamente com a mesma resistência.

As amostras resultantes deste processo foram desmoldadas 24 horas após a

moldagem, Figura 3.18, e permaneceram em tanque de água por 28 dias, em processo de cura

úmida.

Tabela 3.8 – Corpos de prova resultantes

25 MPa

Referência Tratamento Quantidade

A1 Apicoamento 2

A2 Apicoamento + nata de cimento 2

A3 Apicoamento + adesivo epóxi 2

A4 Apicoamento + nata de cimento com adição de sílica 2

30 MPa


B1 Apicoamento 2

B2 Apicoamento + nata de cimento 2

B3 Apicoamento + adesivo epóxi 2

B4 Apicoamento + nata de cimento com adição de sílica 2

35 MPa


C1 Apicoamento 2

C2 Apicoamento + nata de cimento 2

C3 Apicoamento + adesivo epóxi 2

C4 Apicoamento + nata de cimento com adição de sílica 2

TOTAL DE CP'S 24

Para cada resistência foram moldados oito corpos de prova, sendo dois para cada

tipo de tratamento adotado, Tabela 3.8, logo se tem 24 corpos de prova que foram submetidos

a novo ensaio de compressão.

Figura 3.18 – Corpos de prova após ligação

36

Após o término do processo de cura, aos 28 dias de idade, os corpos de prova

foram submetidos a ensaio de compressão. Neste ensaio, cujos resultados serão apresentados

e discutidos no próximo capítulo, pode se observar o desempenho de cada tipo de tratamento

de ligação adotado. Para o ensaio foi utilizada a prensa hidráulica.

O ensaio de compressão foi feito de acordo com a NBR 5739 (ABNT, 2007):

Concreto – ensaio de compressão de corpos de prova cilíndricos.

37

4 RESULTADOS E DISCUSSÃO

4.1 Resultados da caracterização do material

4.1.1 Resultados dos ensaios com areia grossa

Abaixo é apresentada a curva granulométrica para o agregado miúdo (Figura 4.1),

em seguida uma Tabela com as propriedades físicas ensaiadas.

Granulometria

0

20

40

60

80

100

4,8

2,4

1,2

0,6

0,3

0,15

Fundo

Peneiras

% R

eti

da

Figura 4.1 – Curva granulométrica para o agregado miúdo (areia grossa).

Tabela 4.1 – Propriedades físicas do agregado miúdo (areia grossa).

Ensaio realizado Resultados

Dimensão máxima característica 2,40 mm

Massa específica 2,61 g/cm³

Massa unitária 1,46 g/cm³

Teor de material pulverulento 1,51%

4.1.2 Resultados dos ensaios com brita

A seguir foram apresentados os resultados da análise granulométrica e das

propriedades físicas do agregado graúdo (brita).

38

Tabela 4.2 – Análise Granulométrica para o agregado graúdo (brita).

Limites NBR 7211/2009 - Brita 1

Média

Peneira

(mm)

%

Retida

%

Acumulada Inferior Superior

19,1 0,00% 0,00 0 10

12,5 6,22% 6,22 70 95

9,5 24,17% 30,39 80 100

6,3 47,74% 78,13 92 100

4,8 12,44% 90,57 95 100

Fundo 9,43% 100,00 - -

Figura 4.2 – Curva granulométrica para o agregado graúdo (brita).

De acordo com recomendação da NBR 7211/2009, os agregados graúdos para a

produção de concreto devem estar dentro do limite superior e inferior, como se pode observar

na Figura 4.2, o agregado não atende a essa recomendação, porém foi utilizado por se tratar

do material comumente utilizado na produção de concreto em Fortaleza.

As propriedades físicas do agregado graúdo são apresentadas na Tabela 4.3.

Tabela 4.3 – Propriedades físicas do agregado graúdo (brita).

Ensaio realizado Resultados

Modulo de finura 6,21

Dimensão máxima característica 19,1 mm

Massa específica 2,51 g/cm³

Massa unitária 1,42 g/cm³

4.2 Verificação da resistência dos corpos de prova dos concretos produzidos

% Acumulada

Lim. Inferior

Lim. Superior

39

A Tabela 4.4 mostra os resultados do ensaio à compressão realizado em dois CP’s

para cada resistência. Este ensaio teve como objetivo verificar se as dosagens atendiam às

resistências desejadas.

Tabela 4.4 – Resultado de Resistência à compressão dos corpos de prova

Conforme os resultados acima apresentados, as maiores resistências das séries

I, II e III foram 25,3 MPa, 30,0 MPa e 39,6 MPa, respectivamente, o que comprova que os

traços utilizados atenderam ao desejado, embora para a série III a resistência média tenha sido

10,3% superior. Nos casos dos resultados dos outros CP’s, que deram abaixo do resultado

esperado, é provável que tenha havido alguma ineficiência na moldagem, transporte,

adensamento ou de centralização na prensa na hora do rompimento. Dessa forma é verificado,

então, que a dosagem foi satisfatória.

4.3 Resultados das ligações entre concreto novo/concreto velho

4.3.1 Para o concreto de 25 MPa

A Tabela 4.5 apresenta os resultados dos corpos de prova serrados e novamente

moldados com concreto de 25 MPa.

Para este caso, todos os tratamentos de ligação resistiram ao rompimento não

apresentando qualquer sinal de ruptura na junta de ligação. As fissuras apresentadas foram na

vertical, transpassando a emenda, isto, juntamente com o fato das resistências terem

apresentado resultados próximos a 25 MPa, ou seja, a emenda não prejudicou a resistência do

concreto, permitindo-se concluir que todos os tratamentos empregados foram eficazes.

Série

Nº do

CP Resistência aos 28 dias

Série I - 25 MPa I - 1 25,3 MPa

I - 2 20,9 MPa

Série II - 30 MPa II - 1 30,0 MPa

II - 2 28,6 MPa

Série III – 35 MPa III - 1 39,6 MPa

III - 2 37,6 MPa

40

Tabela 4.5 – Resultados do rompimento para CP’s de 25 MPa

As Figuras 4.3, 4.4, 4.5 e 4.6, que representam respectivamente, os tratamentos

nas superfícies com apenas apicoamento; apicoamento e nata de cimento; apicoamento e

adesivo epóxi; apicoamento e nata de cimento com adição de sílica, mostram como os corpos

de prova ficaram após o rompimento. Pode-se observar, em todos, que as juntas de ligação

ficaram intactas, apresentando fissuras na vertical transpassando essas juntas.

Figura 4.3 – CP1 – A1 e CP2 – A1 após rompimento

41




42


Para os corpos de prova moldados com concreto de 30 MPa, é apresentada a

Tabela 4.6 que mostra os resultados obtidos no ensaio de compressão.

Tabela 4.6 – Resultados do rompimento para CP’s de 30 MPa

Neste caso, para todos os tipos de tratamento de ligação empregados, as juntas

resistiram ao rompimento do corpo de prova, não havendo qualquer desprendimento entre as

partes dos CP’s.

As Figuras 4.7, 4.8, 4.9 e 4.10 mostram os corpos de prova após o rompimento,

respectivamente para os tratamentos: apicoamento; apicoamento e nata de cimento;

apicoamento e adesivo epóxi; apicoamento e nata de cimento com adição de sílica ativa.

Nas Figuras, observam-se que as fissuras após o rompimento estão na vertical,

transpassando as juntas de ligação que não apresentaram nenhum tipo de fissura.

De acordo com a Tabela 4.6, pode-se observar, na coluna dos resultados do

rompimento, que os CP’s romperam próximo da resistência a que foram dosados, neste caso

30 MPa, isto, portanto, permite-se concluir que todos os tratamentos de ligação foram

eficazes.

Na Figura 4.10 pode-se observar que o CP-2 B4 fissurou totalmente na vertical,

separando-se em duas partes, porém este desprendimento não ocorreu na junta de ligação.

43

Figura 4.7 – CP1 – B1 e CP2 – B1 após rompimento



44



A Tabela 4.7 apresenta os resultados obtidos para os corpos de prova de

resistência de 35 MPa.

Tabela 4.7 – Resultados do rompimento para CP’s de 35 MPa.

Diferentemente dos resultados anteriores, para este caso, as juntas de ligação com

tratamento apenas com apicoamento e apicoamento com aplicação de nata de cimento não

resistiram ao ensaio de compressão, apresentando desprendimento da junta de ligação antes

do corpo de prova atingir 35 MPa, como pode ser observado na coluna dos resultados do

rompimento da Tabela 4.7. As Figuras 4.11 e 4.12 mostram o rompimento das juntas de

ligação. Este fato sugere que para resistências maiores que 30 MPa este tipo de tratamento

45

não seria adequado para união entre concreto de diferentes idades. Observa-se ainda nas

Figuras que a superfície de ligação se desprendeu totalmente, deixando a superfície do CP

totalmente lisa, reforçando a idéia da ineficácia dos tratamentos.

Figura 4.11 – CP1 – C1 e CP2 – C1 após rompimento


Já os tratamentos com aplicação de adesivo epóxi e aplicação de nata de cimento

com adição de sílica ativa, mostraram desempenho satisfatório no ensaio de compressão dos

corpos de prova de 35 MPa por terem resistido ao rompimento sem desprendimento das juntas

de ligação. Como se pode observar na Tabela 4.7 o rompimento dos CP’s CP1-C3, CP2-C3,

CP1-C4 e CP2-C4 se deram próximos de 35 MPa e as fissuras transpassaram as juntas, com

46

isso pode-se afirmar que as juntas de ligação não diminuíram a resistência à compressão do

concreto. As Figuras 4.13 e 4.14 mostram os corpos de prova citados acima após o ensaio

realizado.



Na Figura 4.14 pode-se observar que o CP2 – C4 rompeu apresentando uma

fissura vertical que o dividiu em duas partes, porém a separação não aconteceu na junta de

ligação, que permaneceu unida.

Os resultados confirmam a eficácia do adesivo epóxi para este tipo de ligação,

para esta classe de resistência, além disso, pode-se observar que a nata de cimento com adição

47

de sílica ativa apresentou desempenho semelhante ao do adesivo, podendo ser alternativa mais

econômica.

4.4 Análise de custos dos tratamentos aplicados

Baseado nas composições e insumos, versão 017, disponibilizadas pelo site da

Secretaria de Infraestrutura do Estado do Ceará – Seinfra, são apresentadas as Tabelas

referentes aos custos aproximados para cada tipo de tratamento.

A Tabela 4.8 mostra composição de custos para o tratamento com apenas

apicoamento. Neste trabalho o apicoamento considerado foi na forma de sulcos, porém

considerou-se a composição de custos da Seinfra, devido a semelhança dos processos.

Tabela 4.8 – Composição de custos para tratamento com apenas apicoamento.

A Tabela 4.9 apresenta a composição de custos para o tratamento com

apicoamento e aplicação de nata de cimento.

Tabela 4.9 – Composição de custos para tratamento com apicoamento e aplicação de nata de

cimento.

A Tabela 4.10 apresenta a composição de custos para o tratamento com

apicoamento e aplicação de nata de cimento com adição de sílica ativa.

48

Tabela 4.10 – Composição de custos para tratamento com apicoamento e aplicação de nata de

cimento com adição de sílica ativa.

Por sua vez, a Tabela 4.11 mostra a composição de custos para o tratamento com

apicoamento e aplicação de adesivo epóxi.

Tabela 4.11 – Composição de custos para tratamento com apicoamento e aplicação de adesivo

epóxi.

Comparando os resultados das tabelas de custos pode-se concluir que o tratamento

mais econômico é o com apenas apicoamento. Considerando que este método se mostrou

eficaz para ligações entre concretos com resistências de até 30 MPa, pode-se afirmar que para

fcj’s abaixo deste valor o apicoamento do concreto é o tratamento mais eficiente, pois se

mostra eficaz e ao mesmo tempo econômico.

Entre o custo do tratamento que utiliza nata de cimento e o tratamento com adição

de sílica ativa há uma diferença de preço de 2,57%. Ambos os tratamento se mostraram

49

eficazes para ligações entre concretos com resistência de até 30 MPa, porém a adição de sílica

ativa conferiu a ligação a capacidade de resistir ao rompimento em concretos de até 35 MPa.

Uma análise para a escolha entre esses dois tipos de tratamento deverá considerar a diferença

de custo relacionada ao tamanho da área a ser tratada e o benefício do acréscimo da sílica

ativa no desempenho da ligação.

A utilização de adesivo epóxi mostrou-se eficaz para ligações entre concretos com

resistências de até 35 MPa. Porém este tratamento apresentou o maior custo, sendo quase

quatro vezes mais caro que o tratamento com utilização de sílica ativa que, para os casos em

estudo, foi tão eficiente quanto o adesivo epóxi.

50

5 CONCLUSÃO

- Os resultados do tratamento da superfície de ligação apenas com apicoamento

mostraram-se satisfatórios para os corpos de prova com resistência à compressão de 25 e 30

MPa, porém este tratamento mostrou-se ineficaz para a resistência de 35 MPa.

- Os resultados do tratamento com apicoamento e aplicação de nata de cimento

mostraram-se satisfatórios para os corpos de prova com resistência à compressão de 25 e 30

MPa, porém este tratamento mostrou-se ineficaz para a resistência de 35 MPa.

- O tratamento da superfície de ligação com apicoamento e aplicação de adesivo

epóxi mostrou-se eficaz para todas as resistências estudadas, não houve casos de rompimento

da emenda nos corpos de prova onde este tratamento foi aplicado.

- O tratamento da superfície de ligação com apicoamento de aplicação de nata de

cimento com adição de sílica ativa mostrou-se eficaz para todas as resistências estudadas, não

houve casos de rompimento da emenda nos corpos de prova onde este tratamento foi aplicado.

- Para resistências mais elevadas, acima de 30 MPa, tratamentos mais simples,

com apenas apicoamento ou com apicoamento e nata de cimento, não são recomendados para

serem utilizados em união concreto novo/concreto velho.

- O tratamento com apenas apicoamento apresentou menor custo, sendo eficaz

para ligações entre concretos de até 30 MPa.

- Entre os tratamentos com uso apenas de nata de cimento e o tratamento que

utilizou sílica ativa houve uma diferença de custo da ordem de 2,57%, sendo o tratamento

com sílica mais caro.

- O tratamento com adesivo epóxi apresentou o maior custo, sendo quatro vezes

mais caro que o tratamento que utilizou sílica ativa, sendo ambos eficazes para união entre

concretos com resistência de até 35 MPa.

Sugestão para trabalho a ser desenvolvido:

Estudar a eficiência do adesivo epóxi e da nata de cimento com adição de sílica

ativa para ligações entre concretos com resistência acima de 35 MPa.

51

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

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fins estruturais - Classificação pela massa específica, por grupos de resistência e

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