confecção de concreto autoaadensavel

ANAIS DO 55º CONGRESSO BRASILEIRO DO CONCRETO – CBC2013 – 55CBC 1

CONFECÇÃO DE CONCRETO AUTOADENSAVEL COM A UTILIZAÇÃO DO RESÍDUO PROVENIENTE DO BENEFICIAMENTO DE GRANITO E

MÁRMORE

MAKING SELF-COMPACTING CONCRETE WITH WASTE FROM THE PROCESSING OF MARBLE AND GRANITE

Thyciano Sangalli(1), Bruno Gindri Brites(2), Matheus Piazzalunga Neivock(3), Sidiclei Formagini(4)

(1) Engenheiro Civil, Curso de Engenharia Civil, [email protected]

(2) Aluno,Curso de Engenharia Civil, [email protected] (3) Professor Mestre, Curso de Engenharia Civil, [email protected]

(4) Professor Doutor, Curso de Engenharia Civil, [email protected]

Curso de Engenharia Civil, Universidade Anhanguera – Uniderp – Fone: (67) 3348-8222 Rua Ceará, 333, Miguel Couto, Campo Grande, MS, Caixa Postal 2153 - CEP 79003-010

Resumo

A utilização de resíduos provenientes da industrialização de produtos da construção civil é apresentada como uma eficiente forma para redução do impacto ambiental, pois leva em conta que a Construção Civil é uma atividade que utiliza elevadas quantidades de recursos naturais. Por esta razão, esta atividade se mostra como um apropriado e eficiente meio para a reutilização e reciclagem destes resíduos. O beneficiamento dos blocos de granitos e mármores gera uma grande quantidade de material pulverulento que pode ser reutilizado. Cerca de até 30% do bloco da rocha é demudado em pó, que na maioria das vezes acaba sendo descartado na natureza como lixo, sem o devido cuidado ambiental. Neste trabalho, foram confeccionados traços de concreto auto adensável (CAA) utilizando este material. Os resultados demonstram que é possível a obtenção de um CAA com a utilização deste resíduo, sendo este classificado de acordo com a NBR 15823/2010, nas seguintes classes: SF2 (espalhamento), PL2/PJ2 (caixa L) e VS1/VS2 (funil V). Aos 28 dias obteve-se resistência mecânica a compressão de 43 MPa, o que demonstra o potencial deste material. Conclui-se que este material pode ser uma alternativa interessante para a confecção de CAA, sendo necessário, portanto, novos estudos sobre resistência mecânica, durabilidade e concentração deste na composição final do traço. Palavra-Chave: Concreto auto adensável, caa, mármore, granito, resíduo.

Abstract

The use of waste from the manufacturing of construction products is presented as an efficient way to reduce the

environmental impact, because the construction activity is an activity that uses large amounts of natural resources. For

this reason, this activity shows up as an appropriate and efficient way for the reuse and recycling of waste. The

processing of blocks of granite and marble generates a large amount of powdery material that can be reused.

Approximately 30% of the rock block is transformed into powder, which most often ends up being discarded as waste

in nature, without due environmental care. In this work, were fabricated self-compacting concrete (SCC) mixtures

(SCC) using this material. The results demonstrate that it is possible to obtain a SCC using this residue, which is

classified according to ABNT NBR 15823/2010, as the following classes: SF2 (flow test), PL2/PJ2 (L box) and

VS1/VS2 (V funnel). At 28 days there was obtained a compressive strength of 43 MPa, thus demonstrating the potential

of this material. It is concluded that this material can be an interesting alternative for the preparation of SCC, being

necessary, further studies on mechanical strength, durability and concentration of this material in the final mixture.

Keywords: Self-compacting concrete, scc, marble, granite, waste

mailto:[email protected]





1. Introdução

Com avanço do setor da construção civil no Brasil cresce o uso das matérias

primas, o que leva o setor a procurar novos materiais e novas tecnologias para suprir a

demanda do mercado, podendo ser estes produtos oriundos do mesmo como é o caso do

bloco verde e das indústrias que podem ser a sílica ativa, escória de alto forno, casca de

arroz. Esse crescimento em 2010 representou aproximadamente 15,5% do PIB brasileiro,

e apesar de toda a sua importância, esta parte da economia é muito atrasada, com baixos

índices de produtividade e gerador de cerca de 25% de resíduos. O pó mármore e o pó de

granito são uns dos materiais descartados pela indústria e que já apresentam estudos

realizados nesta área e mostram que estes resíduos de atividades do seu beneficiamento

podem ser utilizados na construção civil como substituição ou incorporação, reduzindo

impactos ambientais decorridos da produção, bem como a destinação do descarte deste

material. Com construções cada vez maiores e esbeltas foi preciso buscar mais formas e

técnicas de adensamento e compactação do concreto, que são para o caso de uma

estrutura com uma grande quantidade de armadura que dificulta o seu acesso e que torna

cada vez mais difícil garantir a qualidade do produto final.

Os produtos cimentícios são um dos materiais mais importantes de toda a

história, pois só com eles foi possível a execução de grandes obras da civilização. A

explicação para essa constatação é simples e ISAIA define como:

a natureza forneceu matérias-primas abundantes e o homem, pela sua inerente capacidade de elaborar relações de causa-efeito, estabeleceu interações entre as necessidades existentes e as possibilidades de aplicação que esses materiais disponibilizaram para solução de seus problemas imediatos (ISAIA, 2005).


Cetin (1997) e Terzi Karasahin (2003) também confirmam que os resíduos do pó

de mármore podem ser utilizados como material para construção de um asfalto de baixo

tráfego. Resíduos de mármore podem atender a demanda de agregados para as

aplicações da construção civil (Zorluer, 2003).

Portanto, a utilização deste resíduo na construção civil constitui uma resposta

inteligente na melhoria da gestão ambiental. De um modo geral, a utilização destes

resíduos vem crescendo em todo o mundo. Geralmente, a adição do fíler do mármore e

granito proporciona concretos de melhor desempenho, tanto no estado fresco,

relacionado á trabalhabilidade, como endurecido, relacionado á resistência. CAA

(concreto autoadensável) uma evolução do concreto tradicional no qual está associada a

vantagens, como por exemplo, a alta capacidade de fluidez, coesividade e resistência à

segregação em seu estado fresco, e alta capacidade de preenchimento das formas,

mesmo na presença de altas taxas de armadura e sem vibração.

Essa busca por produtos inovadores deve ter à luz do conceito de desempenho, a

adição do pó de mármore ao concreto auto adensável visa melhorar a qualidade e o seu

desempenho. Diante desse contexto, a substituição deste resíduo favorece a produção de

um CAA, que tornará o elemento mais denso e com mínimos vazios, dificultando que

agentes nocivos externos ataquem o material.

No território brasileiro existem grande reservar de mármores, granitos e outras

rochas ornamentais, com os mais variados aspectos estéticos. De acordo com Filho e

Rodrigues (1990), em relação a produção destes materiais pode-se destacar os estados

do Espírito Santo, Minas Gerais, São Paulo, Mato Grosso do Sul, Rio de Janeiro, Bahia,

Ceará e Paraíba Dentre os estados produtores.

Deve-se ressaltar após a lavra das rochas, o material bruto, deve ainda passar

por uma etapa de beneficiamento, este processo fabril, transforma as rochas em placas,

ladrilhos e outros produtos para o consumo final da indústria da construção civil e demais

envolvidos. Esta etapa de transformação pode ocasionar a perda de cerca de 30% da

massa inicial, sem incluir nesta estimativa os rejeitos provenientes ainda da etapa de

polimento. (NEVES, 2002)


1.1 Objetivos

Como demonstrado, o estado de Mato Grosso do Sul figura no cenário nacional

entre os maiores produtores de mármore e pedras ornamentais, por esta razão justifica-se

o estudo do emprego dos resíduos gerados por esta indústria.

O objetivo deste trabalho é demonstrar que é possível a produção de CAA com a

utilização de resíduo do beneficiamento mármore e granito (RBMG) e caracterizar as

propriedades deste nos estados fresco e endurecido.

2. Programa Experimental

Esta pesquisa utiliza um traço já dosado e caracterizado por Alcântara (2012) e

Carvalho (2012) de acordo com o método de Gomes, Gettu e Agulló, (GOMES; BARROS,

2009), onde confeccionaram traços de CAA contendo cinza volante, sílica ativa e com

caráter inovador, utilizaram os agregados regionais disponíveis no município de Campo

Grande, MS. Dentre estes agregados pode-se destacar a areia lavada disponível na

região que apresenta módulo de finura de 0,95 a 1,15 e dimensão máxima média de

1,2mm.

O CAA confeccionado neste trabalho propõe substituição total do particulado fino

(cinza volante e sílica ativa) utilizados nos trabalhos citados pelo RBMG e adequação do

traço, para obtenção do caráter autoadensável do concreto final. Esta substituição será

realizada em função de semelhança granulométrica, entre os particulados utilizados por

Alcântara (2012) e Carvalho (2012) e o RBGM. Após substituição serão realizados

ensaios de resistência a compressão, espalhamento, caixa L e funil V, para

caracterização do concreto produzido.

Como limitação do estudo foi utilizado RBMG fornecido por uma única empresa,

caracterizando-se assim apenas um lote, com o intuito de aumentar a precisão e


homogeneidade dos resultados, minimizando, portanto, as variáveis independentes da

pesquisa.

Os demais materiais utilizados foram o Cimento Portland CP II F 32 (Itaú, saco de

50 kg), areia de quartzo natural lavada (mineração Campo Grande) e brita 0 de origem

basáltica (mineração Campo Grande).

O aditivo químico escolhido foi o Tec-Flow 7000 (Rheoset), aditivo

superplastificante de terceira geração, cujo objetivo é reduzir a relação água/cimento e

melhorar a trabalhabilidade, tornando o concreto autoadensável. A característica do

aditivo está representado no quadro 1.

Quadro 1 – Dados técnicos do aditivo superplastificante TEC-FLOW 7000

Principal função Superplastificante

Base química Policarboxilatos

Aspecto Líquido

Cor Castanho Claro

Densidade 1, 095 ± 0,02% g/cm³

Teor de Sólidos 36,0% ± 2,0%

Fonte: Rheoset Indústria e Comércio de Aditivos Ltda.

2.2 Ensaios

Neste trabalho foram determinadas as massas específicas do cimento, agregados

miúdo e graúdos conforme NBR NM 23 (ABNT, 2000), NBR NM 52 (ABNT, 2003) e NBR

NM 53 (ABNT, 2003) respectivamente, e a granulometria do RBMG de acordo com a NBR

NM 248 (ABNT, 2003).


Quanto ao CAA, foram escolhidos 3 (três) ensaios para serem realizados com o

concreto no estado fresco e 1 (um) no estado endurecido, são eles:

a) Ensaio de espalhamento, a fim de avaliar o autoadensamento do concreto, de

acordo com a NBR 15.823-2 (ABNT, 2010);

b) Caixa “L”, a fim de avaliar a capacidade de passar por obstáculos e analisar a

capacidade de fluidez, de acordo com a NBR 15.823-1 (ABNT, 2010) e NBR 15.823-4

(ABNT, 2010);

c) Funil “V”, a fim de caracterizar a viscosidade e a capacidade de fluidez, de

acordo com a NBR 15.823-1 (ABNT, 2010) e NBR 15.823-5 (ABNT, 2010);

d) Ensaios de compressão (para as idades de 3, 7, 14, 21 e 28 dias) de acordo

com a NBR 5739 (ABNT, 1994) e NBR 5738 (ABNT, 1994).

3. Resultados

3.1 Massa Específica

Os ensaios foram feitos de acordo com os procedimentos estabelecidos pelas

normas técnicas vigentes e foram compilados no quadro 2.

Quadro 2 – Massas específicas dos materiais utilizados.

Material ρ (g/cm³) Método de ensaio

Cimento Portland CP II F 32 (Itaú) 3,05 ABNT NBR NM 23

RBMG 2,88 ABNT NBR 52

Areia natural 2,63 ABNT NBR 52

Brita zero 2,94 ABNT NBR NM 53

Fonte: SANGALLI, 2012


3.2 Granulometria do RBMG

O gráfico 1 mostra a curva granulométrica do RBMG.

Gráfico 1- Curva Granulométrica do RBMG


3.3 Apresentação e Adaptação do Traço

O traço base para este trabalho é apresentado no quadro 3, entretanto é válido

ressaltar que este trabalho propõe a substituição total da cinza volante por RBMG.

Quadro 3 – Traço base do CAA

MATERIAL Kg/m³

Cimento CPII E 32 ITAÚ 347,44

Cinza Volante Pozofly 122,50

Areia 814,80

Brita 0 936,50

Aditivo Tec-Flow 7000 3,02

Água 156,34


Fonte: Alcântara, 2012

No primeiro ensaio com a substituição acima proposta, ou seja, utilizando os

mesmo parâmetros estabelecidos pelo autor citado, o concreto não apresentou reologia

adequada para ser classificado como um CAA, mesmo após a correção do traço com a

adição de 1/3 a mais da água inicialmente proposta. O que demonstra que o agregado

utilizado consome mais água, provavelmente devido a uma elevada área superficial, uma

vez que os componentes do RBMG não apresentam elevada porosidade. A figura 1

demonstra o teste de espalhamento da primeira substituição proposta.

Figura 1 – Teste de espalhamento do traço padrão


Após o primeiro resultado optou-se pelo aumento na dosagem do aditivo

superplastificante e manutenção da quantidade de água já estabelecida pelo traço inicial.

Na segunda tentativa, foram adicionados 4,0 kg/m³ ao invés dos 3,02 kg/m³ inicialmente

propostos.

Este novo traço apresentou exsudação, consequentemente a pasta não

apresentou consistência adequada para arrastar os agregados, ficando a grande maioria

concentrada no centro da placa, conforme pode ser verificado na figura 2, após o teste de

espalhamento.


Figura 2 – Teste de espalhamento com excesso de aditivo


Desta forma, ficou estipulado que a quantidade de aditivo estaria entre 3,02 kg/m³

e 4,0 kg/m³. A próxima tentativa foi adicionando 3,2 kg/m³. Houve pouca mudança com

relação á fluidez se for comparado á primeira tentativa. Nas duas tentativas seguintes,

com adição de 3,2 kg/m³ e 3,4 kg/m³ e a pasta apresentou maior fluidez, entretanto ainda

não atendeu aos 55 cm mínimos estabelecidos em norma.

Para a adição de 3,7 kg/m³, o teste de espalhamento acabou por superar os 55

cm de diâmetro que é requerido pela norma, conforme mostra figura 3.

Figura 3 – Teste de espalhamento do CAA



Desta forma, ficou estipulado o seguinte traço para esta pesquisa, apresentado no

quadro 4.

Quadro 4 – Traço do CAA com RBMG

MATERIAL Kg/m³

Cimento CPII E 32 ITAÚ 347,44

RBMG 122,50

Areia 814,80

Brita 0 936,50

Aditivo Tec-Flow 7000 3,70

Água 156,34

Fonte: Sangalli, 2012

3.4 Caracterização do Concreto

Foram realizados ensaios de espalhamento, Caixa “L” e Funil V”, para determinar

as propriedades no estado fresco, ensaios de resistência à compressão, para avaliação

no estado endurecido.

3.4.1 Ensaio de Espalhamento

No ensaio de espalhamento, o concreto ficou dentro da faixa necessária para ser

considerado autoadensável, tendo como resultado médio um espalhamento de 660 mm

num tempo de aproximadamente 5 segundos. Conforme norma, para o concreto ser

considerado auto adensável, o mínimo de espalhamento é 550 mm. Portanto é

considerado como auto adensável com base neste ensaio, sendo classificado segundo a

norma como um concreto SF2.


A figura 4 mostra detalhes do espalhamento do concreto, mostrando que não

houve exsudação, segregação ou acúmulo de agregados no centro.

Figura 4 – Detalhe do Teste de Espalhamento


3.4.2 Ensaio de Fluidez na Caixa “L”

O segundo ensaio foi a caixa “L”, para o concreto apresentar características

satisfatórias de habilidade passante, este concreto deve estar posicionado entre 8 e 10

mm da relação entre a altura h2 e altura h1. O traço do presente trabalho apresentou para

esta relação o valor de 8,2 mm. A caixa “L” possui três barras de 12,5 mm e é vista na

figura 5. O concreto analisado passou no segundo item para ser considerado um CAA e

foi caracterizado como PL2/PJ2.

Figura 5 – Caixa L



3.4.3 Ensaio de Viscosidade e Fluidez do Funil “V”

O último ensaio foi o funil “V” (figura 6), que fornece um parâmetro sobre a fluidez

do concreto, este foi aprovado como CAA na ultima etapa, pois fluiu aproximadamente em

seis segundos e o limite era de até 25 segundos, nesta etapa o concreto é classificado

com VS-1/VF-1.

Figura 6 – Funil V


O quadro 5 compila as informações obtidas ao final de cada ensaio.

Quadro 5 – Traço do CAA com RBMG

Método de ensaio Classe de Viscosidade

Espalhamento SF2

Caixa “L” PL2/PJ2

Funil “V” VS-1/VF-1


3.4.4 Ensaio de Resistência a Compressão

O desempenho mecânico do concreto foi analisado através de rompimento de 10

corpos de prova para cada idade, a fim de estabelecer uma curva de resistência média e

calcular o desvio padrão. Os resultados são apresentados na tabela 1.


Tabela 1 – Resistência à compressão

Idade

(dias)

Resistência à Compressão (MPa) Desvio

padrão 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

3 26,74 22,91 28,01 27,75 27,50 27,62 27,25 26,74 27,50 27,88 1,4957

7 38,20 33,10 37,81 37,68 38,45 33,74 38,83 38,70 38,75 38,70 2,1188

14 39,47 39,47 39,47 39,72 34,37 38,96 39,47 39,21 39,47 39,21 1,5972

21 41,38 40,74 40,48 39,97 39,97 40,74 40,74 40,48 40,99 40,10 0,4553

28 44,31 43,54 43,29 44,56 38,20 43,29 42,14 42,65 42,01 43,29 1,7908

Fonte: SANGALLI 2012

Os valores médios de resistência à compressão são apresentados no quadro 6.

Quadro 6 – Resistência Média

Idade (dias) Resistência à compressão média (MPa)

3 27,50

7 38,32

14 39,47

21 40,61

28 43,29


Para estado endurecido o CAA e o concreto convencional podem se diferenciar

principalmente por causa do lançamento do concreto no estado fresco, onde as falhas de

adensamento podem influenciar na qualidade final do concreto convencional.

4. Conclusão

O trabalho demonstrou que é possível a obtenção de CAA com a incorporação de

RBMG, entretanto é necessário um cuidado adicional no controle dos teores de aditivos

químicos e na relação água/cimento.


O CAA produzido atende às premissas da sustentabilidade, por possuir em sua

composição o RBMG, que é caracterizado com um resíduo industrial, podendo ser

incorporado como mais uma opção de adição mineral na indústria da construção civil, por

exemplo, na substituição ao cimento.

Ao produzir o CAA com o traço padrão estabelecido por Alcântara (2012) e

Carvalho (2012), os resultados iniciais não foram satisfatórios, entretanto após a

modificação do mesmo, o espalhamento atingiu 650 mm de diâmetro com tempo de

aproximadamente 5 segundos, na caixa “L”, o concreto auto adensável teve o índice

h2/h1 de 8,2 mm, obtendo a fluidez prevista em norma e no que diz respeito ao funil “V”, o

tempo do fluxo chegou próximo de 6 segundos.

Quanto a resistência à compressão, o concreto ultrapassou a marca de 43 MPa

aos 28 dias e apresentou uma adequada trabalhabilidade para moldagem dos corpos de

prova. Estudos indicam que a utilização de pó de mármore e granito reduz em 70% a

penetração de íons cloreto.

O objetivo geral de obter concreto autoadensável, utilizando o resíduo RBMG foi

atingido. Segundo a NBR 10823 (ABNT, 2010), o material produzido neste estudo pode

ser utilizado em paredes, paredes diafragma, pilares, pilares vigas, lajes, pré-moldados e

concreto aparente, é adequado para elementos estruturais que requerem alta densidade

de armaduras e embutidos, mas exige controle da segregação e exsudação.

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