Métodos de dosagem do concreto armado

Paulo César Correia Gomes Alexandre Rodrigues de Barros

MÉTODOS DE DOSAGEM DE CONCRETO AOTOADENSÁVEL

Paulo César Correia Gomes Alexandre Rodrigues de Barros

Métodos de dosagem de concreto autoadensável © COPYRIGHT EDITORA PINI LTDA. Todos os direitos de reprodução ou tradução reservados pela Editora PSni Lida.

Dados

Internacionais de C a t a l o g a ç ã o na Publicação (Câmara Btaellâita dí> L i v r o , SP, Braeil)

Gomes, Paulo César C o r r e i a Métodos de dosagem de c o n c r e t o autoadensável / Paul-o César C o r r e i a Gomes, Alexandre Rodrigues de E a r r o s , - - São P a u l o : P i n i , 2QGS, Bibliografia„ ISEH &7S-S5-7S65-21S-4 1. Concreto autoadensável - Dosagem I Alexandre Rodrigues de- I I - t i t u l o .

05-04203

Barros,

CDD-620.13S í n d i c e s para c a t á l o g o

sistemático;

1, e x c r e t o autoadensável ; Dosagem ; Método : Engenharia c i v i l 620-13 &

Coordenação de Manuais Técnicos: Josiani Souza Projeto Gráfico e Capa: Maurício Luiz Aires Diagramaçâo: Maurício Luiz Aires Revisão: Monica Elaine G. S. da Costa Editora Pini Ltda. Rua Anhaia, 964 - CEP 01130-900 - São Paulo - SP - Brasil Fone: (011) 2173-2300 - Fax: {011) 2173-2427 www piniweb.com - manuais@píni com.br edição 1a tiragem, abr/2009

{CIP}

AGRADECIMENTOS Ao verdadeiro Autor de todas as cosias que existem, especialmente daquelas que contribuíram para existência desta obra: pais, esposa, filhos, família, amigos, colegas, companheiros de trabalho, conhecidos,

colaboradores,

universidade, orientadores, orientados, editora e autores.

O

concreto autoadensável (CAA) é reconhecido como uma evolução na tecnologia do concreto, que está associada a vantagens importantes para a indústria da construção civil, dentre as quais destacamos: me-

nor tennpo de concretagem, maior produtividade, menor tempo de execução da obra e ambiente de trabalho mais saudável. Tudo se deve ao alcance de um alto desempenho no estado fresco, que atende a três propriedades carac-

terísticas: capacidade de preenchimento, habilidade de passagem por obstáculos e resistência à segregação. Para isso, novas adaptações e modificações foram necessárias: os procedimentos de métodos de dosagem são, em geral, fundamentalmente experimentais; as misturas apresentam características teológicas diferentes dos concretos usuais; são utilizadas altas dosagens de aditivos químicos e minerais e empregados métodos de ensaios incomuns. O CAA pode ter aplicações em estruturas correntes da engenharia civil, ou seja, as mesmas nas quais se aplica o concreto vibrado, porém seu uso é recomendável quando os elementos estruturais apresentam alta taxa de armadura, formas complexas e cantos de difícil acesso, uma vez que essas situações dificultam ou impossibilitam o processo de vibração. Entretanto, em elementos com grande inclinação em relação a um plano ou direção, exigem-se alguns cuidados na hora de aplicação do CAA. A obtenção do CAA não é uma tarefa simples, tendo em vista, principalmente, a grande variabüidade nas características dos materiais constituintes, sejam estes naturais ou industrializados, Além disso, o controle de qualidade dos materiais componentes e, também, da mistura do CAA deve ser rigoroso, sendo muitas vezes imprescindível que a dosagem obtida em laboratório seja testada em grande escala, com equipamentos e funcionários da obra ou da fábrica produtora de concreto. Esses fatos tornam difícil a utilização de um método de dosagem-padrão para o alcance de uma mistura de CAA. Segundo a EFNARC (2005), muitas instituições acadêmicas, fabricantes de aditivos, concreteiras, empresas de pré-moldados e companhias contratadas têm desenvolvido seus próprios métodos de dosagem para CAA.

APRESENTAÇÃO

Nesse sentido, este livro tem como objetivo principal fornecer informações sucintas, em um único documento, de vários métodos de dosagem que têm sido propostos e utilizados por diversos pesquisadores para a obtenção de concreto autoadensável (CAA) e servir como base de consulta e orientação para o desenvolvimento de novos métodos de concreto autoadensável- Além disso, para melhor entendimento dos fundamentos dos métodos apresentados, este livro traz um prévio relato da história do surgimento do CAA, do comportamento e das propriedades no estado fresco, dos procedimentos de ensaios específicos para a comprovação de obtenção das propriedades do CAA e dos materiais utilizados em CAA. Neste livro, procuramos abordar o trabalho de pesquisadores, cujas experiências com alguns métodos de dosagem são comprovadas através de estudos de mestrado e/ou doutorado. Entendemos que cada método tem sua peculiaridade, que servirá para melhor compreensão do comportamento do CAA. Portanto, registramos os agradecimentos ao Professor Dr. Bernardo Fonseca Tutikian pela colaboração sobre o Método Tutikian e Tutikian & Dal Molin; ao Professor Dr. Wellington Longuini Repette e à Professora M. Sc. Karoline Alves de Melo, sobre o Método Repette-Meio, e ao Professor Dr. Sidiclei Formagini, sobre o Modelo do Empacotamento Compressivel. Este livro está dividido em duas partes. A Parte I abrange os Capítulos de 1 a 3, que tratam, respectivamente, sobre aspectos históricos e principais propriedades do CAA no estado fresco, alguns dos principais ensaios que asseguram o atendimento às características-chave do CAA e as exigências para os materiais constituintes da mistura. A Parte I! abrange os Capítulos de 4 a 12, que trazem os principais métodos de dosagem, pioneiros e atuais, para obtenção do CAA.

PARTE I - CONCRETO AUTOADENSÁVEL

CAPÍTULO 1 1. CONCRETO AUTOADENSÁVEL (CAA) 1.1 Histórico e desenvolvimento

11

.

13 13 13

1.2 Propriedades de autoadensabilidade 1.3 Comportamento reológico CAPÍTULO 2 2. ENSAIOS DE AUTOADENSABILIDADE 2.1 Ensaio de Espalhamento {slump f l o w t e s f ) 2.1.1 Princípio do ensaio 2.1.2 Equipamentos 2.1.3 Procedimento 2.2 Ensaio do Funil-V (V-Funnel test) 2.2.1 Principio do ensaio 2.2.2 Equipamentos 2.2.3 Procedimento 2.3 Ensaio da Caixa-L (L-Box test) 2.3.1 Princípio do ensaio 2.3.2 Equipamentos 2.3.3 Procedimento 2.4 Ensaio da Caixa-U (U-Box tesi) 2.4.1 Princípio do ensaio 2.4.2 Equipamentos 2.4.3 Procedimento 2.5 Ensaio do Anel-J (J-Rinp test) 2.5.1 Princípio do ensaio 2.5.2 Equipamentos 2.5.3 Procedimento 2.6 Ensaio Orimet (Orimet test) 2.6.1 Principio do ensaio 2.6.2 Equipamentos 2.6.3 Execução 2.7 Ensaio do Tubo-U (U-pipe test) 2.7.1 Princípio do ensaio

16 18

.

.

23 23 23 23 23 24 25 25 26 26 28 28 28 29 31 31 31 32 34 34 34 34 36 ....36 37 37 39 39

ÍNDICE 2.7.2 Equipamentos 2.7.3 Execução

.

39 40

2.8 Ensaio GTM {GTM test) 2.8.1 Princípio do ensaio 2.8.2 Equipamentos 2.8.3 Execução

42 42 42 42

2.9 Coluna de Rooney (Settlement column test) 2.9.1 Princípio do ensaio 2.9.2 Equipamentos 2.9.3 Execução

43 43 43 43

2.10 Resistência à segregação (SEDRAN & DE LARRARD) 2.11 Teste de autoadensabilidade {Self-compactability test) 2.12 Faixa de valores recomendados

45 46 48

CAPÍTULO 3 3. MATERIAIS COMPONENTES

-

51 51

3.1 Cimento

51

3.2 Agregados

52

3.3 Aditivos 3.3.1 Aditivo superplastiíicante 3.3.2 Aditivo modificador de viscosidade

52 53 55

3.4 Adições

.57

3.5 Água

-

63

PARTE II - MÉTODOS DE DOSAGEM DE CONCRETOS AUTOADENSÁVEIS .... 67

CAPÍTULO 4 4. MÉTODO DE OKAMURA, OZAWA, MAEKAWA E OUCHI

69 69

CAPÍTULOS 5. MÉTODO DE PETERSSON, BILL8ERG E VAN

73 73

5.1 Critérios de construção

,

74

5.2 Quantidade mínima de pasta

75

5.3 Critérios de bloqueio

75

5.4 Volume de pasta

77

5.5 Argamassa 5.6 Concreto

77 ..

CAPÍTULO 6 6. MODELO DE EMPACOTAMENTO COMPRESStVEL 6.1 Conceituação inicial 6.2 Formulação do modelo

78 79 79 80 83

6.3 Determinação das propriedades do concreto no estado fresco 6.4 Determinação das propriedades do concreto no estado endurecido

86 88

6.5 Reometro BTRHEOM™ 6.6 Aplicação do MEC na dosagem de CAA 6.6.1 Banco de dados com os materiais constituintes 6.6.2 Formulação da mistura granular 6.6.3 Correlação da mistura empacotada com as propriedades do concreto fresco e endurecido

91 95 95 97

CAPÍTULO 7 7. MÉTODO DE SU ET AL

97 99 99

Passo 1: Cálculo das quantidades de agregados miúdo e graúdo Passo 2: Cálculo da quantidade de cimento

99 100

Passo 3: Cálculo da quantidade de água exigida pelo cimento Passo 4: Cálculo das quantidades de cinza volante e escúria de alto-forno

100 101

Passo 5: Cálculo da quantidade de água necessária no CAA Passo 6: Cálculo da dosagem de superplastificante

103 103

Passo 7: Ajuste da quantidade de água necessária no CAA

103

Passo 8: Tentativas de misturas e ensaios das propriedades do CAA

104

Passo 9: Ajuste da proporção de mistura

104

CAPÍTULO 8 8. MÉTODO DE SAAK ET AL

105 105

8.1 Teoria do controle da segregação

105

8.2 Controle da segregação estática

105

8.3 Controle da segregação dinâmica

108

8.4 Zona de autofluxo (ZAF)

109

ÍNDICE CAPÍTULO 9 9. MÉTODO DE REPETTE-MELO

.

111 111

9.1 Aplicação do método 9.1.1 Escolha dos materiais 9.1.2 Composição da pasta 9.1.3 Composição da argamassa 9.1.4 Composição do concreto

113 113 115 116 119

9.2 Avaliação das propriedades mecânicas

121

CAPÍTUL010 10. MÉTODO DE TUTIKIAN 10.1 Método de dosagem de Tutikian 10.2 Método de dosagem de Tutikian & Dal Molin

123 123 123 126

CAPÍTUL011 11. MÉTODO DA EFNARC 11.1 Materiais constituintes 11.2 Classificação consistente 11.2.1 Slumpflow 11.2.2 Viscosidade 11.2.3 Habilidade de passagem 11.2.4 Resistência à segregação 11.3 Princípios do projeto de mistura 11.4 Aproximação do projeto de dosagem

135 135 135 136 136 137 137 138 138 .139

CAPÍTUL012 12. MÉTODO DE GOMES, GETTU E AGULLÓ

143 143

12.1 12.2 12.3 12.4 12.5

Princípios do método Seleção dos materiais Definição da composição da pasta Definição do esqueleto granular Determinação da composição do CAA

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

143 146 146 149 151 153

PARTE I Concreto autoadensável

O

concreto autoadensável (CAA) é um concreto especial, não apenas por suas características próprias, mas também por ter sido inicialmente desenvolvido para sanar um dos principais problemas ocorridos durante a concretagem de peças de formas complexas e alta densidade de armaduras: a deficiência na etapa da vibração do concreto, que, após o endurecimento, culmina na formação de nichos e pontos de mais fácil acesso de substâncias deletérias, afetando substancialmente a durabilidade das estruturas. Todavia, com o avanço no conhecimento de seu comportamento reológico, dos materiais constituintes, do surgimento de novos aditivos e das pesquisas desenvolvidas que visam à viabilidade da utilização de novas adições, a eliminação dos defeitos causados pela vibração ineficiente do concreto passou a ser apenas mais uma vantagem do concreto autoadensável. Muitas indústrias e construtores perceberam que o CAA pode trazer outros benefícios quando da sua utilização, como, por exemplo, a eliminação de ruídos, melhorando o ambiente de trabalho e reduzindo problemas de saúde dos trabalhadores decorrentes da vibração; o aumento da produtividade e o excelente acabamento superficial das peças, em que a indústria de pré-mo!dados é uma das principais usuárias; e, ainda, a possibilidade da destinação de resíduos industriais na sua composição, os quais muitas vezes são incorporados ao CAA como adições, contribuindo com a preservação do meio ambiente. O conhecimento dos materiais constituintes, suas proporções e efeitos são muito importantes para o sucesso na obtenção das propriedades de autoadensabifidade do concreto, as quais são avaliadas através de ensaios específicos, principalmente no estado fresco. A capacidade de preenchimento, a habilidade de passagem por obstáculos e a resistência à segregação são as propriedades básicas que asseguram o autoadensamento do concreto. Mão é difícil imaginar que, em um futuro bem próximo, com os avanços tecnológicos de novos constituintes do concreto e o número cada vez mais crescente de pesquisas sobre CAA, além da popularização de adições e aditivos, juntamente com os benefícios decorrentes do uso do CAA, a utilização de concretos com necessidade de vibração será pouco usuaL

CAPÍTUL01 t . CONCRETO AUTOADENSÁVEL (CAA) O concreto autoadensável é um concreto que pode ser compactado em todo canto de uma fôrma, simplesmente por meio de seu próprio peso e sem a necessidade de equipamento de vibração (OKAMURA, 1997). É capaz de fluir sob a ação da gravidade, preenchendo completamente a fôrma e alcançando adensamento total, mesmo na presença de alta densidade de armaduras (EFNARC, 2005). Quando utilizado em estruturas com elevada taxa de armaduras e formas complexas, em que o acesso de equipamentos de vibração é difícil, garante o adensamento sem comprometer a resistência à compressão e a durabilidade (GOMES, 2002). A capacidade de se autoadensar é obtida com o equilíbrio entre alta fluidez e moderada viscosidade. A alta fiuidez é alcançada com a utilização de aditivos superplastificantes e a moderada viscosidade e a coesão são conseguidas com o incremento de um percentual adequado de adição mineral com granulometria muito fina e/ou aditivos modificadores de viscosidade. Além disso, são características das misturas de CAA um maior volume de pasta e um menor volume de agregados, em relação às misturas de concreto vibrado. Para ser considerado autoadensável, o concreto deve satisfazer determinadas propriedades no estado fresco, tais como: preencher todos os espaços da fôrma, somente peta ação de seu próprio peso; passar entre os obstáculos (armaduras e diminuição de seções) sem sofrer bloqueio; e manter a estabilidade da mistura, sem que haja a ocorrência de segregação e/ou exsudação de seus componentes (SKARENDAHL & PETERSSON, 2000; GOMES, 2002; ROONEY, 2002; EFNARC, 2005).

1,1 Histórico e desenvolvimento O CAA, inicialmente desenvolvido no Japão pelo Professor Hajime Okamura na década de 1980, surgiu da necessidade de obter estruturas mais duráveis, com economia e menor tempo de execução, tendo em vista a

proporção otimizada dos componentes da mistura e a ausência da necessidade do adensamento mecânico do concreto. Okamura e Oucbi {2003) evidenciam que, por vários anos, desde 1983, o problema de durabilidade de estruturas de concreto foi o principal tópico de interesse no Japão. A concepção de estruturas duráveis exigia compactação adequada por operários especializados. Contudo, a redução gradual no número desse tipo de funcionário na indústria da construção japonesa acarretou a diminuição equivalente na qualidade dos serviços. A falta desses operários não foi a única causa dos problemas de durabilidade. A baixa trabalhabilidade dos concretos também dificultava o seu adensamento em elementos estruturais com formas complexas e com alta taxa de armaduras (BIUBERG, 1999}, O CAA foi desenvolvido na Universidade de Tóquio, no Japão, em 1936, com seu primeiro protótipo obtido em 1988 por Ozawa. Os estudos prévios foram iniciados em ensaios que descreviam o fluxo do concreto. Verificou-se que o bloqueio do fluxo ocorria pelo contato entre os agregados. O bloqueio pode ser observado quando o concreto tenta passar através de uma abertura. A Figura 1.1 apresenta o mecanismo de bloqueio do agregado graúdo através de um modelo ilustrativo bidimensional. Qualquer mudança no trajeto de fluidez das partículas de agregado, através ou em torno da passagem, pode resultar na formação de um arco estável dessas partículas em frente à abertura, bloqueando a fluidez do restante do concreto. O arqueamento desenvolve-se mais facilmente quando o tamanho dos agregados é relativamente grande em relação às dimensões da abertura, a quantidade de agregado graúdo é alta e a forma das partículas se afasta da esférica. É também provável que o atrito entre o concreto que flui e a superfície dos obstáculos influencie no comportamento de bloqueio e na formação de um arco de agregados (TESTING-SCC, 2005). Arqueamenlo dos agregados

Figura 1.1 - Mecanismo cte bloqueio do agregado graúdo (Fonte: TAKADA & TANGTERMStfílKUL apud WUSTHOLZ, 2003.

adaptado),

A freqüência de colisão e contato entre as partículas dos agregados tende a aumentar quando a distância relativa entre as partículas diminui e, então, há possibilidade do crescimento da tensão interna quando o concreto estiver fluindo, principalmente próximo aos obstáculos. Estudos têm verificado que a energia exigida para o concreto fluir é consumida pelo aumento da tensão interna, resultando no bloqueio do agregado. A alta viscosidade da pasta é também uma exigência para evitar o bloqueio do agregado graúdo quando o concreto flui através de obstáculos, conforme a Figura 1.2 (OKAMURA & OUHÍ, 2003}.

AGREGADO GRAÚDO Quantidade limitada

ARGAMASSA 1. Compatibilidade entre deformabiNdade e viscosidade Baixa relação água/cimento Alta dosagem de superplastificante 2. Baixa transferência de pressão Quantidade limitada de agregado miúdo

ARMADURA

ARMADURA

Figura 1.2- Mecanismo para obtenção da autoadensabilidade (Fonte: OKAMURA & OUCHf, 2003. adaptado).

A partir desses estudos e do uso do protótipo do CAA, várias pesquisas, projetos e publicações foram desenvolvidos no Japão, e algumas aplicações de CAA in loco foram realizadas (OKAMURA & OUCHl, 1999). Em meados da década de 1990, o CAA surge na Europa, mais precisamente na Suécia (BILLBERG, 1999), não demorando muito para uma aceitação rápida do mercado europeu e internacional (GOMES, 2002). Atualmente, o interesse por CAA em todo o mundo tem crescido e se destacado pelos inúmeros trabalhos publicados em congressos, simpósios e seminários que tratam especificamente de CAA e eventos que tratam de tecnologia do concreto

e petas várias aplicações que são justificadas pelas vantagens bastante atrativas para as construtoras. Na América do Sul, especificamente no Brasil, não poderia ser diferente; as pesquisas vêm crescendo a cada dia e a aplicação de CAA aumenta todo ano. Recentemente, a revista Téchne n132, 2008, publicou várias aplicações de CAA em diferentes situações que foram justificadas pelo custo, pela diminuição do tempo de concretagem, pela qualidade do concreto e pelo melhor acabamento.

1.2 Propriedades de autoadensabilidade O adequado comportamento do CAA exige misturas com alta fluidez e suficiente viscosidade e coesão entre os componentes, a fim de garantir um fluxo contínuo e uniforme de toda a mistura, preenchendo toda a fôrma sem exibir segregação e sem que se produza bloqueio entre as armaduras ou ao passar por algum obstáculo. Essas características definem as principais propriedades de autoadensabilidade do CAA, são elas: habilidade de preenchimento, habilidade de passar entre obstáculos e resistência à segregação; obviamente, esses parâmetros são diferentes dos utilizados nas caracterizações convencionais do concreto fresco. A capacidade de preenchimento está diretamente ligada à habilidade de passagem. É a propriedade que caracteriza a capacidade do concreto autoadensável de fluir dentro da fôrma, sem que os obstáculos ou formas complexas das fôrmas interfiram no fluxo, e de preencher todos os espaços somente pelo efeito de seu peso próprio. Os mecanismos que governam essa propriedade são: alta fluidez e coesão da mistura. A habilidade de passagem é a propriedade que caracteriza a capacidade do CAA de passar por entre obstáculos, como: armaduras, diminuições de seções e aberturas e seções estreitas, sem que haja obstrução do fluxo. Os mecanismos que governam essa propriedade são: viscosidade da pasta e da argamassa e as características dos agregados. Havendo presença de segregação, essa propriedade dificilmente será atendida. A estabilidade ou a resistência à segregação é a propriedade que caracteriza a capacidade do CAA de evitar a segregação de seus componentes, como a separação do agregado graúdo dos demais componentes

do concreto. Essa propriedade melhora a uniformidade da mistura durante o transporte, o lançamento e a consolidação. O mecanismo que governa essa propriedade é a viscosidade e a coesão da mistura. Estas propriedades devem ser quantificadas ou qualificadas através de ensaios que representem seu comportamento na aplicação. Diferentes métodos, que serão descritos no item a seguir, têm sido desenvolvidos para verificar se o concreto produzido atende às propriedades de autoadensabilidade. A escolha do tipo de ensaio e a sua análise final devem depender das características da obra, do lançamento e das condições locais de aplicação do concreto. Alguns ensaios apresentam parâmetros que servem para avaliar mais de uma propriedade (EFNARC 2005), No entanto, essas propriedades estão inter-relacionadas. As respostas dos métodos de ensaio para uma propriedade são bastante afetadas petas outras propriedades do concreto que está sendo testado. A tendência de segregação do concreto, por exemplo, pode prejudicar a eficiência de um ensaio para a medição da probabilidade de bloqueio da mistura. A segregação e a baixa capacidade de passagem, agindo independentemente, ou uma combinação das duas, podem causar o bloqueio do concreto (TESTING-SCC, 2005). Verifica-se que essas propriedades estão relacionadas com características reológicas do material que definem o comportamento da fluidez ou a sua deformabilidade. Os primeiros estudos realizados por OZAWA, confirmam que a capacidade de autoadensabilidade do CAA é regida de maneira simultânea pela deformabilidade e resistência à segregação. A deformabilidade depende, essencialmente, de uma tensão mínima necessária para que o concreto flua, o qual se caracteriza por uma tensão cortante limite (Tü)p e de uma moderada viscosidade, que impede o contato entre os agregados, evitando o bloqueio, caracterizada pela viscosidade plástica (pp). A resistência à segregação que representa a estabilidade da mistura depende da moderada viscosidade plástica. Essas características descrevem o comportamento reológieo dos concretos frescos que correspondem, em primeira aproximação, ao modelo plástico de Bingham (TATTERSALL & BANFILL, 1983), que será apresentado a seguir.

1.3 Comportamento reologico Reologia é a parte da ciência que lida com o fluxo (deformação irrecuperável no tempo) de materiais, incluindo estudos de deformação de concreto endurecido, por exemplo, deformação de fluência, de misturas de concreto fresco, manuseio e lançamento, e o comportamento de pastas e similares (ACI 116R, 1990). Para definir o comportamento reológico de um fluido, recorre-se a um diagrama denominado curva de fluxo. A curva de fluidez descreve a relação entre a tensão de cisalhamento (i) e a taxa de cisalhamento ( d y jdt

= y ) de determinado fluido.

Os fluidos podem ser classificados em quatro grandes categorias de acordo com suas propriedades, a saber: a) Newtonianos, b) não-Newtonianos com comportamento independente do tempo, c) não-Newtonianos com comportamento dependente do tempo e d) Víscoelásticos. Na Figura 1.3, são mostrados diferentes tipos de respostas que os materiais podem apresentar, inclusive o concreto, na curva de fluxo (BEAUPRÉ & MINDESS, 1998).

CL

Pseudopiástico

Newtoniano Bingham (concreto)

Taxa de cisalhamento (1/s) Figura 1.3 • Curvas de fluxo características de diferentes (.Fonte: BEAUPRÉ & MINDESS, 1998. adaptado).

tipos de materiais

Vários fluidos, como a água e o óleo, comportam-se como um fluido Newtoniano, no qual a tensão de cisalhamento é diretamente proporcional à taxa de cisalhamento, conforme a Equação 1.1 (REINHARDT & WÜSTHOLZ, 2006).

x = p. • y

Equação 1.1

Onde p é a viscosidade. Valor característico de cada fluído Newtoniano. Ao contrário do fluido Newtoniano, o concreto convencional e também o autoadensável, ambos no estado fresco, começam a fluir somente após a tensão de cisalhamento exceder a tensão de escoamento t 0 , No caso mais simples, o concreto fresco pode ser comparado com um fluido de Bingham. Nesse caso, dois parâmetros característicos são necessários para descrever a curva de fluidez. Esses parâmetros são: a tensão de cisalhamento mínima (t 0 ), que caracteriza a tensão a partir da qual o concreto começa a fluir, e a viscosidade plástica (|jp), que caracteriza a viscosidade e a coesão, de acordo com a Equação 1.2 (TATTERSALL & BANFILL, 1983;: GOMES, 2002; REINHARDT & WÜSTHOLZ, 2006; ZERBINO et a i , 2006). Na Figura 1.4, é apresentado o gráfico que descreve o comportamento do material no modelo de Bingham. Equação 1.2

iíusaioóí

TA M O Pt 6È 9*tU 3LH ÀW

TWK

CISAIHWFWTO

y Figura

1.4- Gráfico

que descreve

o modelo

de

Bingham.

Os estudos reológícos têm permitido compreender o comportamento do CAA, favorecendo uma dosagem mais racional desse concreto especial. Na Figura 1.5, comparam-se as curvas de fluxo esquemáticas de um CAA, um concreto convenciona! (CC) e um concreto de alta resistência (CAR). Segundo Zerbino et al. (2006), um CAR possui, em geral, maior viscosidade plástica que um concreto convencional, principalmente por causa de sua menor relação a/c, e também apresenta menor limite de cisalhamento. Já o CAA possui tensão limite quase nula e uma viscosidade suficiente para garantir o transporte, o preenchimento e o adensamento do concreto sem que ocorra segregação. De acordo com Gomes (2002), os parâmetros Teológicos do CAA diferem daqueles do concreto convencional: a tensão de escoamento é muito menor e a viscosidade plástica é muito maior. CO

CL

O c CD

CC

Taxa de cisalhamento (1/s) Figura 1.5 - Curvas de fluxo características (Fonte: ZERBINO et al-, 2006, adaptado).

Os valores de xD e

de um CAR, CC e CAA

dependem do equipamento utilizado no ensaio

(GOMES, 2002). Como exemplo, podem ser citados Kawai e Hashida (1994), que usaram equipamentos semelhantes aos de Tattersall e obtiveram valores de t d = 50 Pa e 30 < p < 80 Pa.s para o CAA; Sedran et al. (1996) usaram um reômetro BTRHEOM™, caracterizando os CAA como aqueles com x0 < 500 Pa e 100 <

< 200 Pa.s; WalEevik e Nielsson (1998)

e Fieidjestol et al. (2003) usaram o viscosímeíro BML e obtiveram para o

CAA valores de 30 < r 0 < 30 Pa e 10 < jj p < 40 Pa.s. Já Billberg (2001), utilizando também um viscosímetro, obteve valores de 10 < tG < 50 Pa e 20 < |jp < 30 Pa.s, e Zerbino et ai. (2006), t 0 < 60 Pa e 30 <

< 100 Pa.s.

Atualmente, existem diferentes tipos de reômetros e viscosímetros que podem ser utilizados para determinar essas características reológicas (BEAUPRÉ & M1NDESS 1998), Contudo, em razão de seu elevado custo, esses equipamentos são quase exclusivos de laboratórios de pesquisa. Além disso, a comprovação de que o CAA atende às condições locais de aplicação deve ser feita em ensaios que descrevam seu comportamento nas diversas situações impostas ao concreto. Isso justifica, de alguma forma, o desenvolvimento de procedimentos de ensaios que permitem qualificar e quantificar o comportamento dos CAA mediante técnicas mais simples, que propiciem o controle de qualidade desses concretos, Essas técnicas são mostradas a seguir.

CAPÍTULO 2 2. ENSAIOS DE AUTOADENSABILIDADE JSIa literatura, diversos métodos de ensaios e procedimentos são propostos para avaliação das propriedades de CAA, dos quais alguns já são normalizados e utilizados na aplicação de CAA no local. Outros foram fabricados durante as pesquisas para avaliação de CAA em seus estudos e propostos como ensaio. Os ensaios mais comumente utilizados e citados na literatura serão mostrados a seguir.

2.1 Ensaio de Espalhamento

[slump

flow

tesf)

2.1.1 Princípio do ensaio O ensaio de espalhamento foi padronizado no Japão em 1990 (JSCE-F503, 1990) e consiste em verificar se o concreto sob determinada força, provocada peio seu próprio peso, é capaz de se espalhar até atingir determinada dimensão em determinado tempo e uma dimensão limite. O ensaio é utilizado para verificar a capacidade de preenchimento do CAA e está diretamente relacionado com a sua fluidez. É o ensaio mais utilizado em laboratório e no local da construção pela sua facilidade de execução, rapidez e por usar um equipamento, cone de Abrams, que é bastante utilizado em concretos convencionais.

2.1.2 Equipamentos Para a execução do ensaio de espalhamento, são necessários os seguintes equipamentos: * Uma base quadrada reta, lisa e de material sólido que não solte material, com dimensões de, no mínimo, 90 cm.

* Cone de Abrams (diâmetro superior de 10 cm e inferior de 20 cm, com altura de 30 cm). * Tronco de cone invertido. * Urna colher do tipo concha ou um balde. * Um cronômetro. * Uma trena ou uma régua de, no mínimo, 90 cm.

2.1.3 Procedimento A base de dimensões (90 x 90 cm) é posicionada em uma superfície horizontalmente nivelada e regular. Duas marcas circulares, uma de 20 cm e outra de 50 cm, são feitas no centro da base, As superfícies da base e do interior do cone são pré-umedecidas. O cone é então colocado na marca circular central da base, com 20 cm de diâmetro, e fixado pelo peso do operário, a fim de evitar qualquer vazamento de concreto. Uma amostra representativa, entre 6 e 7 litros, de CAA é retirada da mistura e colocada dentro do cone sem nenhum tipo de compactação ou adensamento mecânico. O excesso de concreto no topo do cone e algum concreto remanescente na base de ensaio devem ser removidos. Depois da retirada do excesso de concreto, o cone é levemente levantado, perpendicularmente à placa, em um único movimento, de modo que permita ao CAA fluir livremente sem obstrução do cone. Simultaneamente, ao início do levantamento do cone, o cronômetro é acionado. Quando o concreto atinge a marca circular feita na placa, com diâmetro de 50 cm, o cronômetro é parado e o tempo, registrado. Esse tempo é denominado tempo de fluxo T Cessado o espalhamento do concreto, medem-se, com uma régua ou trena, dois diâmetros perpendiculares (d, e da) e calcula-se a média desses, que é denominada diâmetro final de espalhamento (D,nal), conforme a Figura 2.1. A extensão final de fluxo DXnal para CAA está entre 60 e 80 cm e o tempo de fluxo T

entre 2 e 7 segundos.

Figura 2. í - Teste de espalhamento

(dimensões

em mm),

2.2 Ensaio do Funil-V (U-Funnel test)

2.2.1 Princípio do ensaio O ensaio do Funií-V foi desenvolvido na Universidade de Tóquio para simular a capacidade de passagem do CAA através do estreitamento de uma seção, apenas sob a ação de seu próprio peso. Esse ensaio também é

utilizado para verificar a presença de segregação, quando o concreto é impedido de escorrer pela saída do funil. O teste consiste em medir o tempo de que a amostra de aproximadamente 10 litros de concreto necessita para fluir totalmente através do orifício inferior do funil, no qual a seção deve ter dimensão mínima de três vezes o tamanho máximo do agregado. Para o CAA, sua dimensão deve variar de 6,5 cm a 7,5 cm (OZAWA et aL, 1994). Depois do ensaio de espalhamento, com o cone de Abrams, o Funil-V é o mais utilizado nos laboratórios e no local da construção para verificar a fluidez do concreto.

2.2.2 Equipamentos Para a execução do ensaio do Funíl-V, são necessários os seguintes equipamentos: * Funil em forma de V, com as seguintes dimensões: abertura retangular superior (7,5 cm de largura e 51,5 cm de comprimento), altura até o orifício de saída de 45 cm com uma inclinação de 2 para 1, saída com altura de 15 cm e abertura retangular com dimensões de 6,5 e 7,5 cm, podendo ser utilizada a saída quadrada de 7,5 cm. * Uma colher do tipo concha. * Um recipiente com capacidade para mais de 10 litros. * Um cronômetro.

2.2.3 Procedimento O Funil-V, conforme a Figura 2,2, é posicionado verticalmente em uma superfície plana e regular, com a abertura superior nivelada horizontalmente. O interior do Funil-V é umedecido sem deixar água na superfície. A porta do orifício de saída do funil é fechada e um recipiente é colocado abaixo dela, de modo que retenha o concreto passante, O funil é preenchido completamente com uma amostra de CAA, em torno de 10 litros, sem aplicar nenhuma compactação ou adensamento mecânico. Re move-se o excesso de concreto no topo do funil, esperam-se aproximadamente 15 segundos e abre-se a porta de

saída. Simultaneamente, no momento em que a porta é aberta, dispara-se o cronômetro. Veríficando-se através da abertura superior do funil, o cronômetro é parado no momento em que a passagem inferior está completamente visível. O tempo registrado é denominado tempo de fluxo do ensaio do Funil-V (T).

_J VISTA SUPERIOR

Figura 2.2- Ensaio do Funil- V (dimensões

em mm).

O tempo de fluxo do ensaio do Funil-V (Tv) para CAA varia de 6 a 15 segundos.

2.3 Ensaio da Caixa-L (L-Box test)

2.3.1 Princípio do ensaio O ensaio com a Caixa-L foi utilizado por Peterson et al. (1996), Sedran e De Larrard (1999) e por Bartos e Grauers (1999) e tem por objetivo avaiiar a capacidade de passagem do CAA. O ensaio consiste em verificar se o concreto sob a força de seu próprio peso consegue passar por obstáculos, como armaduras, por exemplo, sem que ocorra bloqueio. Esse também tem sido um dos ensaios utilizados em laboratório e no local da construção para avaliar a capacidade do CAA de passar por obstáculos.

2.3.2 Equipamentos Para a execução do ensaio da Caixa-L, são necessários os seguintes equipamentos: * Uma caixa em forma de L, com dimensões mostradas na Figura 2.3, com uma abertura na base da parte vertical, com porta e armaduras espaçadas, cujo espaçamento depende do diâmetro máximo característico do agregado graúdo e das condições locais de aplicação do concreto, * Uma colher do tipo concha. * Um balde. * Dois cronômetros. * Uma trena ou régua de, no mínimo, 60 cm.

2.3.3 Procedimento A Caixa-L é colocada em uma posição estável e horizontal me nte nivelada. O interior do equipamento é molhado com esponja ou toalha úmida, sendo removido o excesso de água. O trecho vertical da Caixa-L é preenchido com a amostra de aproximadamente 12 litros de CAA e esperam-se em torno de 30 segundos para verificar se este apresenta algum sinal de segregação. Levanta-se a porta deslizante e deixa-se o concreto fluir do trecho vertical para o horizontal da Caixa-L. Dois cronômetros são acionados no momento em que a porta é levantada. Um dos cronômetros é parado quando o concreto atinge, em relação à abertura de passagem do concreto, a marca de 20 cm no trecho horizontal e, o outro, quando a marca horizontal de 40 cm é alcançada, sendo esses dois tempos denominados, respectivamente,

JL2Q

e TLA0. Quando o concreto cessa o movimento, é me-

dida a altura do concreto no final do trecho horizontal (H2) e a altura do concreto remanescente do trecho vertical (H,) da Caixa-L. A relação de bloqueio (RB) é a relação entre a altura do concreto no final do trecho horizontal (H2) e a altura do concreto remanescente do trecho vertical (H,) da Caixa-L, conforme a Equação 2.1. A RB para o CAA é > 0,8.

RB-—-

H

Equação 2.1

G00

100

_ 200 _ 70

o o

ÍN

A

A

respectivamente, a aítura do material que ficou no compartimento da esquerda e a altura de material no compartimento da direita. A autoadensabilidade do CAA é avaliada através das duas alturas obtidas, R, e R?, conforme a Equação 2.2. Ra = R} — R2

Equação 2.2

140

140

~

; j

A A

|

1

VISTA SUPERIOR

i

i

I

T i

jD 5 mm pode indicar forte segregação dos agregados na moldagem dos cilindros, mesmo que no ensaio do slump flow não tenha sido observada argamassa sobressaindo da periferia da extensão final do CAA.

2.11 Teste de autoadensabilidade (Self-compactabílity test) O equipamento utilizado neste ensaio foi proposto por Ouchi et al. apud Okamura e Ouchi (2003) e é utilizado para avaliação do concreto no canteiro de obras. O método consiste em avaliar se o material é capaz de fluir através de um aparato instalado entre o caminhão-betoneira e a bomba (Figura 2.12). Se for observado bloqueio na região das armaduras, causando impedimento ao fluxo, o concreto é considerado inadequado em termos de autoadensabilidade, devendo-se fazer um ajuste da dosagem. A Figura 2.13 apresenta o detalhe do equipamento utilizado para ensaio no laboratório.

Figura 2.12 - Verificação da autoadensabilidade (Fonte.; OKAMURA & OUCHI. 2003),

do concreto

no canteiro

de

obras

300

300

100 i

i - K i +

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