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pesquisa e desenvolvimento controle tecnolgico do concreto

Influncia do capeamento de corpos-de-prova cilndricos na resistncia compresso do concreto

Fred r.BarBosa Professor Joo M. F. Mota Professor

faculdade do Vale do IPojuca caruaru-Pe

angelo J. Costa e silva Professor-doutorcentro de cIncIas e tecnologIa unIcaP

roMilde a.oliveira Professor PermanentePrograma de Ps-graduao em engenharIa cIVIl, ufPe

1. introduo

Dentre as formas empregadas para avaliao das caractersticas do concreto, identificam-se ensaios de determinaes mecnicas destrutivas e no destrutivas. O ensaio mais consagrado para avaliao do desempenho mecnico do concreto destrutivo ensaio de resis-tncia compresso, onde este parmetro obtido por meio de ensaios de compres-so uniaxial de corpos-de-prova molda-dos especificamente para esta finalidade. (SCANDIUZZI e ANDRIOLO, 1986; MARCO, REGINATTO e JACOSKI, 2003).

Alguns fatores que podem afetar o re-sultado relativo qualidade intrnseca do material so relacionados com as caracte-rsticas dos corpos-de-prova. So os casos da geometria, dimenses, grau de adensa-mento, tipo de molde utilizado, processo de cura empregado e forma de preparao

dos topos e ainda aqueles relacionados s caractersticas de execuo do ensaio, atravs da influncia da rigidez da mqui-na de ensaio e da velocidade de aplicao da carga (BEZERRA, 2007).

O presente trabalho resulta de um estu-do comparativo entre diferentes formas de preparao de topos de corpos-de-prova,

Detalhe do corpo-de-prova faceado no topo superior com borracha e capacete metlico

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relacionando-os e buscando possveis cor-relaes entre eles.

2. PreParao dos toPos dos CorPos-de-Prova

No ensaio de compresso axial, as faces devem ser ortogonais ao eixo do corpo-de-prova. Pequenas irregularidades na superf-cie j so suficientes para provocar excen-tricidade, pelo carregamento no uniforme e, consequentemente, uma diminuio da resistncia final. (BEZERRA,2007).

Para minimizar o efeito desta excen-tricidade, efetua-se um tratamento para a superfcie, tal que os desvios de planicida-de no ultrapassem 0,05 mm e que o desvio entre as faces paralelas e o eixo longitudi-nal seja inferior a 0,5. Para o tratamento das superfcies, a norma NBR 5738/2008 (ABNT, 2008) recomenda a utilizao de processo por retfica ou capeamento.

A NBR 5738/2008 recomenda a utiliza-o de um dispositivo auxiliar, denominado capeador, que garanta a perpendicularida-de da superfcie, obtida com a geratriz do corpo-de-prova, e que esta superfcie deve ser lisa, isenta de riscos ou vazios e no ter falhas de planicidade superiores a 0,05mm em qualquer ponto. Destaca, ainda, que ou-tros processos podem ser empregados, des-de que sejam submetidos avaliao prvia por comparao estatstica com corpos-de-prova capeados pelo processo tradicional.

Retfica utilizada para o corte superficial do topo do corpo-de-prova

Existem basicamente trs sistemas de regularizao das faces: sistemas de cape-amento colado, sistemas de capeamento no colados e sistemas de desgaste mec-nico (BEZERRA, 2007).

Os sistemas colados compreendem aqueles que utilizam materiais que for-mam uma camada regular que adere fsica ou quimicamente superfcie da base do corpo-de-prova. Nesta categoria, desta-cam-se: a utilizao de capeamento com mistura de enxofre; e o capeamento com pasta ou argamassa de cimento. A NBR 5738/2008 recomenda o emprego de pasta de cimento para o capeamento de corpos-de-prova cilndricos de concreto fresco e de argamassa de enxofre ou desgaste me-cnico para os de concreto endurecido.

O enxofre vem sendo utilizado para capeamento dos corpos-de-prova desde o incio do sculo XX, inicialmente atra-vs da uma mistura com filler inerte e, atualmente, sem adies. Apresenta como vantagens o endurecimento rpido, atin-gindo elevada resistncia compresso em poucas horas; a alta produtividade em um dado espao de tempo; e a boa aderncia.

A grande desvantagem da utilizao do enxofre no capeamento de corpos-de-prova encontra-se na liberao de gs sul-fdrico durante a fuso do enxofre em p, quando contaminado com materiais como parafina ou leos. A inalao do SO2 repre-senta substancial risco sade, uma vez que representa produto altamente txico e irritante para as mucosas das vias res-piratrias. A combinao deste gs com a gua e o oxignio forma cido sulfrico. A aplicao deste sistema requer cuidados especiais, a fim de evitar acmulos deste gs e possveis danos aos operadores.

SCANDIUZZI e ANDRIOLO (1986) realiza-ram um trabalho comparativo de resulta-dos entre os capeamentos por mistura de enxofre e pasta de cimento e observaram melhores resultados e menores variaes para os corpos-de-prova capeados por mis-tura de enxofre.

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recomendvel a utilizao deste sistema para concretos com resistncia abaixo de 10MPa, ou acima de 85MPa, embora exis-tam pesquisas com resultados satisfatrios para concretos de at 130MPa. A tabela 1 apresenta as consideraes da norma ASTM C 1231 (ASTM, 2000) para almofadas de neoprene.

A borracha tem um perodo de utiliza-o de at 1.000 vezes, desde que sejam observados alguns cuidados como no in-verter o lado de aplicao da carga na bor-racha dentro da base metlica e troc-la ao primeiro sinal de desgaste nas bordas (VIEIRA apud BEZERRA,2007).

No caso do desgaste mecnico promo-ve-se a remoo de uma fina camada de material do topo a ser preparado, pro-porcionando uma superfcie lisa e livre de ondulaes e abaulamentos; contudo, durante este processo, deve-se garantir a integridade estrutural das camadas adja-centes camada removida.

Os sistemas no colados caracterizam-se pela utilizao de um material como al-mofada para as bases do corpo-de-prova, podendo este material estar confinado ou no. Dentre os materiais mais empregados, destacam-se: os elastmeros como o neo-prene; areia confinada tambm se presta para este fim.

O capeamento com almofadas elasto-mricas est sendo amplamente utilizado no Brasil e no mundo, mas, ainda, existem poucos estudos a respeito do seu emprego (BEZERRA, 2007). O principal elastmero utilizado tem sido o Policloroprene, co-mercialmente conhecido como Neoprene. Ele pode ser utilizado na forma no con-finada ou confinada; contudo, a primeira apresenta inconsistncia de resultados quando comparada utilizao do enxofre (MARCO, REGINATTO e JACOSKI, 2003).

Na forma confinada, utiliza-se uma base metlica, cuja funo restringir a deformao lateral do elastmero. No

Detalhe da aplicao do enxofre nas faces do corpo-de-prova

Vista do equipamento de serra mrmore utilizado para o desgaste dos topos

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MARCO, REGINATTO e JACOSKI (2003) realizaram uma avaliao da eficincia de diversos mtodos de preparao de topo para corpos-de-prova para um concreto de 20 MPa, distribudo em 11 lotes de amos-tras. Os resultados por eles obtidos so apresentados na tabela 2.

3. Materiais utilizados e Metodologia

Foram utilizados, nesta pesquisa, os ci-mentos CP II Z 32 RS e CP III 40 RS BC. Os agregados utilizados, tanto midos quanto grados, possuem natureza mineralgica quartzosa. Ambos so comercializados na regio metropolitana da cidade do Reci-fe. O agregado grado foi caracterizado quanto sua granulometria e densidade de massa aparente no estado seco.

O trao utilizado (Tabela 3) foi especi-ficado para atender a classe de agressivi-dade II, conforme os parmetros prescritos na NBR 6118. Em ambos os casos, procurou-se utilizar o mesmo abatimento e a mes-ma relao gua/cimento, o que obrigou

o emprego de diferentes relaes gua/materiais secos para compensar a maior finura do cimento CPIII40 (rea especfica Blaine: CPIII 40 4.640 cm2/g; CPIIZ32 3540 cm2/g).

No arranjo experimental, o trabalho consistiu em avaliar a influncia de diver-sas metodologias para regularizao da su-perfcie de corpos-de-prova de concreto na resistncia compresso desses elementos. A primeira fase do experimento consistiu na confeco, cura e realizao de ensaios la-boratoriais dos corpos-de-prova. Com este objetivo foram preparadas duas famlias de concreto, ambas com o mesmo trao, dife-rindo entre si pelo tipo de cimento empre-gado na confeco do concreto.

Para cada famlia, foram moldados 60 corpos-de-prova de 10cm x 20cm. A molda-gem seguiu os procedimentos da NBR 5738 (ABNT, 2008) e o adensamento mecnico foi executado em duas camadas. Todos os CPs moldados foram imersos em tanque de cura, aps 24 horas da moldagem, e permaneceram neste estado at 24 horas antes da realizao dos ensaios. O trao

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utilizado foi especificado para atender a classe de agressividade II.

Para cada uma das famlias estudadas, foram avaliadas as seguintes condies de preparao dos topos dos corpos-de-prova: capeamento por pasta de enxofre; capea-mento com almofada de neoprene confina-da; desgaste mecnico por ao de retfi-ca; e corte do concreto por ao de serra para cortar mrmore. Para cada um desses parmetros, foram utilizados os resultados de 15 espcimes.

Os ensaios de resistncia compresso foram realizados na idade de 28 dias. O equipamento utilizado foi uma prensa ele-tromecnica com carga mxima de 100 to-neladas, com sistema de medio digital, acoplado a um microcomputador com im-pressora, para processamento e obteno dos resultados.

4. anlise dos resultados

A Figura 1 apresenta os resultados dos ensaios de resistncia compresso para as famlias estudadas, segundo o tipo de preparao de topo dos corpos-de-prova.

Nas duas famlias estudadas, pode-se perceber evidente influncia da forma de capeamento das amostras nos resultados finais. A partir dos valores obtidos, algu-mas consideraes importantes podem ser efetuadas:n As menores variaes entre os mtodos es-

Amostra preparada para ruptura na prensa hidrulica

tudados foram observadas no capeamento com enxofre e com o uso de disco de corte com retfica, ambos considerados aceit-veis para esse tipo de avaliao, seguido da utilizao de borracha confinada com neoprene e, por fim, com corte para serra de mrmore. Esse comportamento indica uma menor influncia desses procedimen-tos nos resultados, j que se trata de cor-pos-de-prova de uma mesma famlia.

n Quanto aos valores absolutos dos resul-tados de resistncia, observa-se uma tendncia inversa entre os mtodos em relao ao desempenho, considerando apenas o aspecto da variao. A expli-cao encontrada para esse comporta-mento decorre do fato de que as falhas ocorridas durante as operaes de pre-parao dos topos dos corpos-de-prova tendem a reduzir os valores de cargas de ruptura, pois podem provocar excen-tricidade e desequilbrio na distribuio das cargas.

n As diferenas nos valores absolutos en-contrados entre as duas famlias decor-rem do fato de terem sido adotados ti-pos de cimento com diferentes classes de resistncia (CPIII 40 e CPIIZ 32), am-bos com mesma relao gua/cimento. Com isso, os concretos fabricados com o cimento tipo CPIII40 apresentaram maiores nveis de resistncia, embora

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apresentem tambm maiores consumos de cimento, decorrentes da sua maior finura, j que as famlias foram dosadas com o mesmo abatimento.Para os ensaios na famlia 2, com a

utilizao de um cimento CP III 40 RS BC, procurou-se obter informaes para os ca-sos onde ocorresse um adensamento das matrizes cimentcias, proporcionando um leve aumento nos resultados de resistncia para traos semelhantes e com os mesmos materiais.

Tambm neste caso, o melhor desem-penho ficou a cargo do capeamento por enxofre; mostrando um resultado satisfa-trio para o desgaste por retfica (melhor ainda que no primeiro caso: ~ 94% e dis-perso de 4,48%).

Por fim, deve-se considerar uma outra forma de preparao de topos, analisada neste caso, como uma forma alternativa para a ao da retfica, ou seja, a utiliza-o de corte do corpo-de-prova por ao de serra para corte de mrmore.

Os resultados obtidos neste caso no apresentaram bom desempenho, uma vez que seus ndices se mostraram quase 30% inferiores aos valores obtidos para o cape-amento com enxofre e, tambm, demons-traram os maiores ndices de disperso das amostras em ambos os casos estudados.

[01] AMERICAN SOCIETY FOR TESTING AND MATERIALS. ASTM C 1231/C 1231M - Standard practice for use of unbonded caps in determination of compressive strength of hardened concrete cylinders, 2000.[02] ASSOCIAO BRASILEIRA DE NORMAS TCNICAS. NBR 5738/2008 Moldagem e cura de corpos-de-prova cilndricos ou prismticos de concreto. Rio de Janeiro, 2003.[03] BEZERRA, A. C. S. Influncia das Variveis de Ensaio nos Resultados de Resistncia Compresso de Concretos: uma anlise experimental e computacional. Dissertao. UFMG. Belo Horizonte. 2007.[04] MARCO, F. F.; REGINATTO, G. M. e JACOSKI, C. A. - Estudo comparativo entre capeamento de neoprene, enxofre e pasta de cimento para corpos-de-prova cilndricos de concreto. 45 Congresso Brasileiro do Concreto, IBRACON, Vitria, 2003.[05] SCANDIUZZI, L. e ANDRIOLO, F. R. - Concreto e seus materiais: propriedades e ensaios. Pini, So Paulo, 1986. n

Referncias Bibliogrficas

5. ConClusesO capeamento influencia os resulta-

dos dos ensaios de resistncia compres-so axial de corpos-de-prova cilndricos. Verificou-se que o melhor desempenho obtido foi com a utilizao de pasta de enxofre. Outros mtodos tambm forne-cem resultados satisfatrios, onde, nos casos estudados, a diferena foi inferior a 10% em relao aos obtidos com capea-mento de enxofre.

Nessa categoria, incluem-se: os pre-paros atravs de desgaste superficial por meio de retfica; e a utilizao de sistemas com neoprene confinado. Ambos repre-sentam uma boa alternativa de execuo; principalmente, no caso da utilizao de neoprene, por ser de fcil manuseio e, ain-da, contribuir para a eliminao de riscos sade dos operadores e laboratoristas. Entretanto, o neoprene exige cuidados es-peciais, principalmente no tempo de vida til do material.

Verificou-se, ainda, que a proposta al-ternativa de corte do corpo-de-prova por meio de utilizao de serra de mrmore no adequada, por proporcionar um n-vel de agresso ao slido que interfere negativamente no desempenho mecnico das amostras.