UTILIZAÇÃO DE CONCRETOS E ARGAMASSAS DE ALTA …

IV EREECJoão Pessoa - PB

19 a 21 de setembro de 2017

UTILIZAÇÃO DE CONCRETOS E ARGAMASSAS DE ALTA RESISTÊNCIA EM SERVIÇOS DE

RECUPERAÇÃO E REFORÇO ESTRUTURAL

Maria do Socorro Gomes Fernandes Neta ([email protected])

Resumo: Nos últimos anos, grande parte das obras da construção civil vem passando por uma fase de vida em que, com frequência, a inspeção detalhada, a avaliação do desempenho em serviço, a recuperação e, eventualmente, ate o reforço estrutural tem sido necessários, gerando um custo adicional posterior a execução das obras de engenharia civil. O objetivo da pesquisa é baratear o custo das obras recuperação e reforço das estruturas em concreto armado, através da substituição do graute pelos concretos e argamassas de alta resistência. As metodologias de análises dos materiais realizadas no laboratório de Materiais de Construção do UNI-RN,vão desde a concepção dos traços a serem utilizados, execução dos cps dos traços calculados, moldagem dos cps, curas úmidas dos cpsaté a realização de ensaios de resistência à compressão do cps. Nos corpos-de-prova de concreto os materiais utilizados foram o cimento CPIV Z -32 pozolânico, a areia grossa, brita 19 e água, e nos corpos-de-prova de argamassa os materiais utilizados foram o cimento CP IV Z-32 pozolânico, a areia fi na e água. Com a utilização dos concretos e da argamassas feitos sem aditivos e sem adições, a execução dos serviços terá um menor valor aquisitivo com a utilização de materiais, com as mesmas características de resistência à compressão obtidas pelos grautes, reduzindo fi nanceiramente os prejuízos causados pelo surgimento das patologias, causadas principalmente por erros de projeto e/ou de execução, além da ação do gás carbônico, cloretos e umidade. Palavras-chave: Grautes. Concreto. Argamassas.

Abstract: In recent years, a large part of construction work has been going through a phase of life where, in many cases, detailed inspection, an evaluation of in-service performance, recovery and possibly structural An additional cost subsequent to the execution of civil engineering works. The objective of the research is to reduce the cost of the works recovery and reinforcement of the structures in reinforced concrete, through the replacement of the grease by the concretes and mortars of high resistance. As material analysis methodologies performed in the UNI-RN Construction Materials laboratory, they range from a design of the traces to be used, execution of the cps of the calculated traces, molding of the cps, humid cps cures until resistance tests Cps compression. In concrete specimens of materials used as pozzolanic cement CPIV Z-32, coarse sand, gravel 19 and water, and mortar proofs of materials used as pozzolanic cement CP IV Z-32, A fi ne sand and water. With the use of concrete and mortars, with no purpose and applications, with the use of materials, with their characteristics of compressive strength obtained by the grates, fi nancially reducing the damages caused by the appearance of the Pathologies, caused mainly by design errors And / or execution, in addition to the action of carbon dioxide, chlorides and moisture.

INTRODUÇÃO

Concreto Segundo[1], o concreto armado é hoje, o material de construção mais largamente utilizado pelo homem.

Apesar de o estudo tecnológico em bases cientifi ca do material retomar ao principio do século XX, seu em-prego em obras de construção civil, infraestrutura de transportes, projetos arquitetônicos, plantas industriais, etc..., só foi incrementado realmente, em escala internacional, no pós-guerra. Da década de 50 até os nossos dias, portanto, muitas obras foram feitas em todo o mundo com esse material.

Nos últimos anos, contudo, grande parte dessas obras vem passando por uma fase de vida em que, com frequência, a inspeção detalhada, a avaliação do desempenho em serviço, a recuperação e, eventualmente, ate o reforço estrutural tem sido necessários. Em casos extremos de má utilização ou total falta de manutenção,

Revista FENEC - 1(2): 563-569, setembro, 2017 563


Maria do S. G. F. N. Utilização de concretos e argamassas de alta resistência em serviços de recuperação e reforço estrutural.

registram-se algumas necessidades de reconstrução. Tudo isso tem altos custos econômicos e sociais, princi-palmente quando se tratam de obras publicas como estradas, hospitais, escolas, aeroportos, pontes, viadutos, estações de tratamento d’agua, redes de esgotamento sanitário, etc.

Nesse contexto, o grande problema que vinha afligindo os cientistas de materiais no caso, principalmen-te, os tecnologistas do concreto – dizia respeito á necessidade técnico-econômica premente de se aumentar a durabilidade das estruturas construídas com esse material. É necessário após vários anos de pesquisa em escala internacional, o desenvolvimento de um material mais promissor em termos de garantia de uma vida útil am-pliada, de maiores resistências mecânicas, de maior durabilidade em face de ataques de agentes agressivos do ambiente e, portanto, de menores despesas potenciais com manutenção e eventuais recuperações. Um destes materiais é o concreto de alta resistência, tema de pesquisa deste artigo podendo variar de 30 MPA até 50 MPA.

GrauteJá o segundo material em análise será o graute, que segundo[1]; se constitui de materiais peculiares e de

comportamento e propriedades diferenciados dos concretos em geral. A principal diferenciação é a ausência dos agregados graúdos e também o emprego de agregados de dimensão pequena ou muito pequena (filler), ou, ainda, o uso em muito pequena ou nenhuma escala de agregados (como o emprego de partículas muito mais finas do que usadas no concreto convencional) leva a comportamentos distintos do concreto convencional, de forma que deve-se considerar esses materiais como “outros materiais” e não como algum tipo especial de con-creto. Outro aspecto que também diferencia grautes e argamassas do concreto é o consumo de aglomerante, o qual pode ser até quatro a cinco vezes superior em relação a um concreto ordinário (comum, com consumo de cimento de 300kg\m³).

O trabalho com dimensões pequenas traz comportamentos específicos. Nos concretos, o comportamen-to dos agregados graúdos atua mais pelo efeito de massa, textura e geometria das partículas do que pelo efeito da superfície (quando se têm grãos de maior dimensão, a área especifica é menor). Quando se têm agregados miúdos ou agregados muito finos, a superfície é muito maior, e os efeitos de superfície chegam a sobrepujar o efeito de massa. Assim, partículas finas (agregado e aglomerante) estão fortemente sujeitas a forças de atra-ção e repulsão que são muito mais ausentes do que as que ocorrem nas frações graúdas dos concretos. Desse modo, as definições da reologia e trabalhabilidade das pastas, argamassas e grautes são muito distintas daque-las empregadas no concreto. Para as avaliações efetuadas nesses materiais, costumam-se utilizar metodologias como: o cone ou funil de Marsh, o viscosímetro Brookfield, o cone de penetração, o ensaio vane teste (palje-ta), dentre outros.

As argamassas e os grautes têm forte emprego como materiais de reparo nas estruturas e obras de con-creto. Também é frequente seu emprego na área de obras industriais, onde as condições de aplicação dos ma-teriais exigem maior desempenho mecânico e durabilidade.

Os grautes são compostos de uma mistura de aglomerante (geralmente cimento Portland), agregados miúdos (de origem natural ou beneficiada) e aditivos com diversas funções e especificidades. Após a mistura com água, os grautes devem apresentar fluidez, consistência tipo bombeável, baixa ou nenhuma retração e não devem apresentar segregação e exsudação pronunciados. Esses materiais normalmente são comercializados na forma pré-dosada, ou seja, o fornecedor entrega o material pronto para uso, sendo necessária a adição da quan-tidade necessária e especificada de água, bem como um procedimento adequado de mistura. Podem ainda fazer parte da composição dos grautes:

a) Agregados miúdos, e/ou certo teor de filler (ou outros materiais finos);b) Polímeros látex, geralmente na forma de pós-redispersiveis;c) Fibras sintéticas;d) Adições minerais como a sílica aditiva ou pozolanas finamente moídas.

No Brasil, o termo graute é empregado para estes materiais, que têm elevada fluidez, e face às caracte-rísticas de trabalhabilidade, são, em sua grande maioria, auto-adensáveis. Esta característica os qualifica para suas principais funções: o preenchimento de cavidades e orifícios (reparo em estruturas de concreto, por exem-plo), a fixação de bases de equipamentos e máquinas, a ancoragem de tirantes e fixadores, dentre muitos outros.

Pode-se dizer que a grande propriedade no estado fresco é a sua elevada fluidez, obviamente cercada de outras propriedades também importantes, como a segregação muito baixa, a coesão e a estruturação interna da mistura, as quais permitem um preenchimento satisfatório das peças.



Uma das principais preocupações no desenvolvimento e utilização dos grautes minerais reside basica-mente em combater os efeitos das variações volumétricas, particularmente o caso da retração. É obvio que, em um reparo preenchido com um graute, caso ocorra retração do mesmo, pode ocorrer fissuração e desprendimen-to do graute do substrato (concreto antigo). Frequentemente, essa situação leva à inoperância do reparo efetua-do, tanto no aspecto mecânico, como na durabilidade. As características dos grautes são favoráveis à retração, uma vez que, frequentemente, usa-se alto teor de água (para atingir a fluidez necessária) e alto teor de cimento.

A solução para esse problema passa pelo emprego de aditivos expansores ou de cimentos expansivos, de modo a compensar os efeitos negativos da retração. Os produtos desenvolvidos com essas características são chamados de grautes com retração compensada. A ASTM C1107/02[2] conceitua esses grautes como aqueles capazes de produzir um volume que, em condições de teste estipuladas, quando endurecido, produz um volu-me superior ou igual ao original. O manual de reparos publicado pelo ACI 546,2001[3] enfatiza a preocupação em se evitar os efeitos da retração sendo que concretos e materiais expansivos são adequados principalmente em reparos onde uma das faces fica exposta e as outras aderidas ao concreto antigo. Essa vem a ser uma das situações típicas de reparos com o uso de grautes minerais.

Grautes compostos com outros materiais também são muito empregados no reforço e na recuperação de estruturas de concreto (além de outros usos). O guia de reparos do ACI 546,2001[3] aborda, além dos grautes cimentícios, os grautes químicos. Estes se contituem de produtos que reagem formando gel ou um precipitado sólido. A reação de endurecimento pode envolver somente os componentes do graute em solução, ou também envolver outros constituintes presentes no concreto a reparar ou ainda adicionados à mistura (por exemplo: água para adequar a fluidez). A principal vantagem dos grautes químicos esta na aplicação em que os grautes cimentícios não se aplicam ou são limitados em seu desempenho, como por exemplo: meios fortemente agres-sivos, demandas muito altas de propriedades mecânicas e de deformação. Os grautes químicos são conhecidos como grautes orgânicos e os classificam em:

a) Base epóxi: grautes e argamassas fornecidos em dois componentes (resina epóxi e endurecedor de anima ou poliamida), sendo também fornecido o agregado já pré-classificado;

b) Base fenólica: aglomerados de resina de fenolformadeído adicionada a um filler, com emprego de catalisador de natureza ácida;

c) Base furânica: resina liquida, catalisador e filler;d) Base poliéster: resina, catalisador e filler.

Além das aplicações em reparos e reforços estruturais, outras aplicações também empregam grautes com propriedades e usos específicos, como: grauteamento de conexões em estruturas offshore, grauteamento de túneis, grauteamente de cabos de proteção, grauteamento de túneis, grauteamentos geotécnicos e grautea-mento em alvenarias, dentre outros. Cada aplicação dessas tem a sua própria tecnologia, as soluções mais oti-mizadas quanto a materiais e técnicas de execução.

ArgamassaO outro material em análise são as argamassas, que uma vez aplicadas, espera-se que as argamassas de re-

paro desenvolvam as propriedades de interesse, como, por exemplo, resistência mecânica e proteção às armaduras.As argamassas de reparo são avaliadas mecanicamente em ensaios similares aos grautes pode ser empre-

gado. Em geral, as argamassas tendem a apresentar uma retração menor do que os grautes, basicamente pelo menor teor de água e no combate à retração. Além disso, propriedades de resistência à tração também podem ser melhoradas pelo uso fibras. É também frequente produzirem-se argamassas com retração. Além disso, pro-priedades de resistência à tração também podem ser melhoradas pelo uso de fibras. É também frequente pro-duzirem-se argamassas com retração compensada, principalmente para reparos mais complexos. O princípio desse processo é o mesmo usado nos grautes.

A ASTM 387 (2004)[4] especifica o uso argamassa pré-dosadas colocando algumas avaliações básicas, a saber:

a) Resistência mínima à compressão aos 7 e 28 dias de 17 e 24 MPA respectivamente; é avaliada em cubos de 50mm;

b) Consistência – pelo ensaio da mesa de consistência;c) Retenção de água;d) Teor de ar.



O objetivo dessa pesquisa, em andamento, é produzir concretos e argamassas de alta resistência para substituição do graute, em obras de recuperação e reforço nas estruturas de concreto armado, com o propósi-to de produzir concretos e argamassas com elevadas resistências à compressão, para a substituição do graute em obras de recuperação e reforço de estruturas, barateando o custo da obra. Vale ressaltar que a resistência à compressão nas obras no estado do Rio Grande do Norte gira em torno de 30 MPA, por tanto o FCK esperado na pesquisa gira em torno de 30 a 50 MPA. Ao final desta pesquisa será apresentado um trabalho de conclusão de curso (TCC) sobre o assunto.

1. METODOLOGIA

A pesquisa está sendo realizada no laboratório de materiais de Construção do Centro Universitário do Rio Grande do Norte.

As metodologias dos ensaios para os concretos de alta resistência abrangem as seguintes fases: y Separação dos materiais que serão utilizados para produzir os corpos de prova de concreto, que são

cimento CPIV Z -32 pozolânico, areia grossa, brita 19 e água; y Colocação dos materiais na betoneira, sendo o fator água cimento igual à 0,45, que é equivalente a

especificação pela NBR6118[5] para agressividade tipo 4 (Zona de respingo de maré ou indústria). O primeiro material a ser colocado é a brita 19 com 1/3 da água, depois é colocado a areia com a água, e por ultimo o ci-mento com a água, cada um dos processos passam 5 minutos na betoneira;

y Quando a mistura estiver pronta, o concreto é colocado nos moldes, que tem dimensões 10x20 cm; y Os corpos de provas passam 48 horas na cura seca, depois do tempo de cura seca, eles são desforma-

dos e colocados no tanque para passar pela cura úmida durante 28 dias.

As metodologias dos ensaios para as argamassas de alta resistência abrangem as seguintes fases: y Na confecção da argamassa é utilizado o cimento CP IV Z-32 pozolânico, areia fina e água; y Colocação dos materiais na betoneira, sendo o fator água cimento igual a 0,45. O primeiro material

a ser colocado é a areia com ½ da água, depois adiciona-se o cimento com o restante da água, cada processo fica 5 minutos na betoneira;

y Quando a mistura ficar pronta, a argamassa é colocada nos moldes, que tem 10x20 cm; y Os corpos de prova passam 48 horas em cura seca, depois do tempo de cura seca, eles são desforma-

dos e colocados no tanque para passar pela cura úmida por 28 dias.

Figura 1. Foto autoral. Mistura dos materiais na betoneira



Figura 2. Foto autoral. Corpos de prova moldados e na cura seca

2. RESULTADOS OBTIDOS

A pesquisa se deu inicio no ano de 2016.2, e está em andamento com programação de término para a re-sistência à compressão de 40 MPA em 2017.2.

Foram obtidos os seguintes resultados para os corpos de prova de concreto paraa resistência à compres-são entre 30 e 35 MPa:

Corpo de prova 1 - 38,38 MPa: 30,74 • 1000 / [π • (10)²] / 4 -> 30740 / 78,54 • 0,0980665Corpo de prova 2 - 33,40 MPa: 26,74 • 1000 / [π • (10)²] / 4 -> 26740 / 78,54 • 0,0980665Corpo de prova 3 - 37,28 MPa: 29,86 • 1000 / [π • (10)²] / 4 -> 29860 /78,54 • 0,0980665Corpo de prova 4 - 40,77 MPa: 32,65 • 1000 / [π • (10)²] / 4 -> 32650 / 78,54 • 0,0980665Corpo de prova 5 - 36,15 MPa: 28,95 • 1000 / [π • (10)²] / 4 -> 28950 / 78,54 • 0,0980665Corpo de prova 6 - 45,05 MPa: 36,08 • 1000 / [π • (10)²] / 4 -> 36080 / 78,54 • 0,0980665Corpo de prova 7 - 37,80 MPa: 30,27 • 1000 / [π • (10)²] / 4 -> 30270 / 78,54 • 0,0980665Corpo de prova 8 - 41,52 MPa: 33,25 • 1000 / [π • (10)²] / 4 -> 33250 / 78,54 • 0,0980665Corpo de prova 9 - 39,37 MPa: 31,53 • 1000 / [π • (10)²] / 4 -> 31530 / 78,54 • 0,0980665Corpo de prova 10 - 30,04 MPa: 24,02 • 1000 / [π • (10)²] / 4 -> 24020 / 78,54 • 0,0980665Corpo de prova 11 - 36,95 MPa: 66,54 • 1000 / 176,62 -> 66540 / 176,62 • 0,0980665Corpo de prova 12 - 29, 32 MPa: 23,48 • 1000 / [π • (10)²] / 4 -> 23480 / 78,54 • 0,0980665

Figura 3. foto autoral. Corpo de prova de concreto na prensa

Figura 4. Foto autoral. Resultado em tonelada força na prensa



Foram obtidos os seguintes resultados da argamassa para resistência à compressão entre 35 a 40 MPa:Corpo de prova 1 - 42,66 MPa: 34,15 • 1000 / [π • (10)²] / 4 -> 34150 / 78,54 • 0,0980665Corpo de prova 2 - 41,00 MPa: 33 • 1000 / [π • (10)²] / 4 -> 33000 / 78,54 • 0,0980665Corpo de prova 3 - 41,41 MPa: 33,15 • 1000 / [π • (10)²] / 4 -> 33150 / 78,54 • 0,0980665Corpo de prova 4 - 47,80 MPa: 38,26 • 1000 / [π • (10)²] / 4 -> 38260 / 78,54 • 0,0980665Corpo de prova 5 - 47,56 MPa: 38,07 • 1000 / [π • (10)²] / 4 -> 38070 / 78,54 • 0,0980665Corpo de prova 6 - 47,19 MPa: 37,78 • 1000 / [π • (10)²] / 4 -> 37780 / 78,54 • 0,0980665Corpo de prova 7 - 46,95 MPa: 37,59 • 1000 / [π • (10)²] / 4 -> 37590 / 78,54 • 0,0980665Corpo de prova 8 - 46,36 MPa: 37,11 • 1000 / [π • (10)²] / 4 -> 37110 / 78,54 • 0,0980665Corpo de prova 9 - 31,87 MPa: 25,51 • 1000 / [π • (10)²] / 4 -> 25510 / 78,54 • 0,0980665 Corpo de prova 10 - 46,10 MPa: 36,91 • 1000 / [π • (10)²] / 4 -> 36910 / 78,54 • 0,0980665Corpo de prova 11 - 48,67 MPa: 38,96 • 1000 / [π • (10)²] / 4 -> 38960 / 78,54 • 0,0980665Corpo de prova 12 - 73,30 MPa: 58,7 • 1000 / [π • (10)²] / 4 -> 58700 / 78,54 • 0,0980665Corpo de prova 13 - 47,15 MPa: 37,74 • 1000 / [π • (10)²] / 4 -> 37740 / 78,54 • 0,0980665Corpo de prova 14 - 49,76 MPa: 39,83 • 1000 / [π • (10)²] / 4 -> 39830 / 78,54 • 0,0980665Corpo de prova 15 - 64,64 MPa: 51,74 • 1000 / [π • (10)²] / 4 -> 51740 / 78,54 • 0,0980665Corpo de prova 16 - 64,11 MPa: 51,32 • 1000 / [π • (10)²] / 4 -> 51320 / 78,54 • 0,0980665Corpo de prova 17 - 50,76 MPa: 40,63 • 1000 / [π • (10)²] / 4 -> 40630 / 78,54 • 0,0980665Corpo de prova 18 - 70,07 Mpa: 56,09 • 1000 / [π • (10)²] / 4 -> 56090/78,54 • 0,0980665

Figura 5. Foto autoral. Corpo de prova de argamassa na prença.

A fórmula utilizada para calcular os corpos de prova em MPA é:

A = π.d²/4 -> A = π. (15)²/4

T = F(tf).1000/A x a constante (0,0980665).

De acordo com as especificações normativas internacionais ASTM C1107(2002) os resultados dos con-cretos citados acima devem ser comparados ao valor de 34MPA. De acordo com as normativas internacionais ASTM 387(2004) os resultados das argamassas citadas acima devem ser comparadas ao valor de 24MPA.



Com esses resultados já se nota que os corpos de prova já deram um resultado acima do FCK máximo do Rio Grande do Norte, que é de 30 MPA, e acima do valor máximo, especificado pelas normas da ASTM, de graute e argamassa, com resultados apresentados acima, tendo apenas três resultados inferiores ao valor de 34 MPA, nos concretos confeccionados. A tendência é de que os próximos corpos de prova que serão rompidos no final de julho, tenham valores dos resultados parecidos aos já obtidos, em virtude de aplicação domesmo traço nos cps tanto de concreto como de argamassa.

CONCLUSÕES

Como a finalidade da pesquisa é baratear o custo das obras recuperação e reforço das estruturas em concreto armado, o material mais utilizado para fazer esses reparos é o graute que tem um preço mais eleva-do no mercado. Com a utilização dosconcretos e das argamassas feitos sem aditivos e sem adição, poderá ser feita a substituição do graute pelos concretos e argamassas executando os serviços com materiais de um me-nor valor aquisitivo com as mesmas características de resistência à compressão obtidas pelos grautes, confor-me os resultados obtidos. Em 2017.2 a pesquisa será continuada com a utilização do microoconcreto de alta resistência para os mesmos fins, além da elaboração de novos traços para se obter resistências à compressão maiores.

Os traços que estão sendo elaborados pelos autores no laboratorio de materiais de construção no Centro Universitario do Rio Grande do Norte são testados e comprovados, obtendo resultados,que propiciarão a apli-cação dos traços elaborados com os materiais citados em obras de recuperação e reforço estrutural no estado do Rio Grande do Norte executadas pela empresa especializada em recuperação e reforço estrutural ENGECAL--ENGENHARIA E CÁLCULOS LTDA.

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

[1] Concreto-Ensino, Pesquisa e Realizações. ed. G. C. Isaia - São Paulo: Ibracon, 2005, 2 v.

[2] ASTM C1107: Standard specification for pacckaged dry, hydraulic-cement grout. Philadelfia, 2002.

[3] American Concrete Institute (ACI). ACI 546: Concrete repair guide, Detroit, 2001.

[4] ASTM 387: Standard specification for packaged dry, combinen materials for mortar and concrete. Phila-delfia, 2004.

[5] Associação Brasileira de Normas Técnicas, ABNT, NBR6118 – Projeto de Estruturas de Concreto.

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