RESISTÊNCIA Á COMPRESSÃO DO CONCRETO COM BRITA DE QUARTZITO MICÁCEO

Transcrição

1 RESISTÊNCIA Á COMPRESSÃO DO CONCRETO COM BRITA DE QUARTZITO MICÁCEO G. O. Sousa, Graduanda, Centro Universitário de Anápolis - UniEvangélica P. J. da S. Guimarães, Graduando, Centro Universitário de Anápolis - UniEvangélica A. A. M. T. da Silva, Professor Mestre, Departamento de Engenharia Civil L. D. Porfírio, Professor Mestre, Departamento de Engenharia Civil Avenida Universitária km 3,5 Cidade Universitária, Anápolis - GO gabrielaoliveira.engcivil@gmail.com RESUMO O quartzito é uma rocha metamórfica que consiste em grãos de quartzo, formada por recristalização do arenito e possui alta resistência a intemperismos químicos e físicos. Conhecida por sua alta resistência mecânica, o quartzito micáceo é uma das principais atividades econômicas da cidade de Pirenópolis, no Estado de Goiás, extraída da Serra dos Pireneus. Tem grande espaço na construção civil para decoração de pisos, paredes, muros, também no artesanato e na produção de areia artificial. Um dos fatores que influenciam o concreto é a resistência do agregado, portanto, é importante conhecer o material empregado. O objetivo geral desta pesquisa foi averiguar, através do ensaio de resistência à compressão do concreto, NBR 5739, o emprego da brita de quartzito. A partir dos ensaios concluiu-se que o material contempla de forma satisfatória a resistência à compressão do concreto e gera cerca de 35 a 38% de economia trocando basalto por quartzito. Palavras-Chave: quartzito micáceo, brita, concreto, resistência à compressão. 1. INTRODUÇÃO Os agregados são os insumos mais consumidos da indústria da construção civil. Segundo as definições da NBR 7211:2009 (1) os agregados devem ser composições duras, compactadas, duráveis e limpas, não devendo conter substâncias que afetem ou alterem a hidratação e o endurecimento do cimento. 9116

2 Hoje compreende-se a importância do papel desempenhado pelos agregados na determinação de muitas propriedades do concreto, sendo de extrema importância o estudo dos mesmos. Algumas propriedades dos agregados são importantes para a tecnologia do concreto como a porosidade, composição granulométrica, absorção de água, forma e textura superficial das partículas, resistência à compressão, módulo de elasticidade e os tipos de substâncias deletérias presentes, tais derivadas de sua rocha matriz, no processo de formação da rocha, bem como as alterações sofridas em sua produção. O quartzito é uma rocha metamórfica que consiste em grãos de quartzo formado por recristalização do arenito. Para Frazão (2), a resistência mecânica dos quartzitos depende da posição da estrutura em relação a linha de aplicação das cargas, apresentam elevada dureza, e normalmente não apresentam boas propriedades dimensionais e morfométricas como pedra britada. De acordo com o estudo comparativo de rejeitos de quartzito no Sudoeste de Minas Gerais de Ramirio et al. (3), o quartzito apresentou resultados satisfatórios nos ensaios tecnológicos de determinação do índice de forma pelo método do paquímetro, determinação de índices físicos, determinação da composição granulométrica, determinação da massa unitária no estado solto e compacto, determinação do teor de materiais pulverulentos, ensaio da abrasão Los Angeles, determinação da resistência ao esmagamento de agregados graúdos, determinação da resistência à carga pontual. Porém era necessário avaliar o concreto composto com o agregado do material. Neville (4) afirma que a resistência mecânica é na grande maioria a propriedade que mais interessa no concreto, é um material que resiste bem aos esforços mecânicos à compressão e mal aos de tração. Dentre vários fatores que influenciam a resistência mecânica do concreto estão a relação água/cimento da pasta, a resistência do Cimento Portland e a resistência do agregado. O quartzito micáceo é uma das principais atividades da cidade de Pirenópolis, no Estado de Goiás, extraída da Serra dos Pireneus. De lâminas brilhantes devido à presença da mica, tem grande espaço na construção civil, para decoração de pisos, paredes, muros, além do emprego na produção de artesanato e decoração. Recentemente foi aberta uma nova ramificação para o quartzito micáceo, inovando o 9117

3 mercado da construção civil na cidade a britagem da rocha surgindo a brita de quartzito, tal qual está sendo empregada na produção de concreto nas construções da cidade, tendo um custo menor que a brita basáltica, por ser um material rejeitado esteticamente. De acordo com Neville (4), se os agregados tiverem propriedades indesejáveis, eles produzem um concreto pouco resistente. São mais baratos que o cimento, portanto quanto mais se puder utilizá-los maior será a economia. Inicialmente eram considerados como materiais inertes, hoje sabe-se que ele contribui na resistência, na estabilidade e na durabilidade do concreto. Desta forma, este trabalho teve como objetivo realizar um estudo comparativo do desempenho da brita de quartzito micáceo com ensaios de resistência à compressão do concreto, com base nos agregados graúdos já utilizados na construção civil e a verificar a economia envolvida com a utilização desse agregado. 2. MATERIAIS E MÉTODOS O estudo visou analisar e avaliar o desempenho técnico e econômico do concreto composto com brita de quartzito comparando com brita de basalto. Dessa forma, elaborou-se traços diferentes para as britas de quartzito e basalto, denominadas comercialmente de britas 0 e 1. Atendendo aos objetivos da pesquisa, foram realizados ensaios tecnológicos em laboratório, para a caracterização dos materiais e subsequente produção dos traços de concreto. E a partir dos ensaios do concreto à compressão foram feitas as devidas avaliações sobre o desempenho do material e a viabilidade econômica Ensaio de caracterização dos materiais A granulometria tem enorme importância quanto à compacidade e trabalhabilidade do concreto, de tal forma que a mistura dos agregados esteja contínua, ou seja, sem a falta de partículas de dada fração granulométrica. Apesar de não ter relação com a resistência, sabe-se que um concreto de alta resistência exige um adensamento máximo, para tanto exige-se uma mistura suficientemente trabalhável. 9118

4 O diâmetro máximo e o módulo de finura dos agregados foram determinados segundo os procedimentos indicados na NBR NM 248:2003 (5) que descreve determinação da composição granulométrica dos agregados. Apresentados na tabela abaixo. Tabela 1 - Granulometria dos agregados AGREGADO DIMENSÃO MÁXIMA (mm) MÓDULO DE FINURA AREIA 2,36 2,36 BRITA 0 QUARTZITO 9,5 1,73 BRITA 1 QUARTZITO 25 3,90 BRITA 0 BASALTO 12,5 2,79 BRITA 1 BASALTO 25 3,97 De acordo com a NBR 7211:2009 (1), a areia se classifica na zona ótima de utilização e as britas denominadas comercialmente de 0 e 1 estão em acordo com as faixas granulométricas classificadas pela norma. Para fins de dosagem é necessário determinar a massa específica dos agregados, relação de massa por volume excluindo os poros, e a massa unitária, relação de massa por volume incluindo os poros permeáveis. A massa específica do agregado graúdo foi feita pelo método da balança hidrostática, NBR NM 53:2009 (6), e na determinação da massa específica do agregado miúdo, adotou-se como referência o procedimento descrito na NBR 9776:1987 (7). O ensaio de massa unitária foi realizado para as amostras de agregado miúdo e graúdo foram de acordo com a NBR NM 45:2006 (8). A tabela 2 apresenta as massas específicas e unitárias dos agregados. 9119

5 Tabela 2 - Massa específica e unitária dos agregados AGREGADO MASSA ESPECÍFICA (kg/m³) MASSA UNITÁRIA (kg/m³) AREIA BRITA 0 QUARTZITO BRITA 1 QUARTZITO BRITA 0 BASALTO BRITA 1 BASALTO Os valores de massa específica e massa unitária estão variando na faixa de agregados comumente utilizados na construção civil, respectivamente, 2600 a 2700kg/m³ e 1300 a 1750kg/m³ Traços O traço é a determinação das proporções mais adequadas de aglomerantes, agregados miúdos e graúdos, água e eventualmente aditivos visando um concreto trabalhável, resistente, durável e econômico. O método de dosagem utilizado para o cálculo dos traços foi o ABCP/ACI. Primeiramente calculou-se a resistência da dosagem, como na equação (A), adotando a resistência característica à compressão de 30 Mpa, depois fixou-se a relação àgua/cimento pela Curva de Abrams, calculou-se o consumo de cimento, equação (B), consumo de agregado graúdo, equação (C), volume aparente de areia, equação (D), consumo de areia, equação (E) e a obtenção do traço, equação (F). FFFFFF = FFFFFF + 1,65 XX SSSS CCCC = CCCC aa/cc CCCC = VVVVVV XX MMMM VVVV = 1 CCCC ρρρρ + CCCC ρρρρ + CCCC CCCC = VVVV XX MMMM (A) (B) (C) (D) (E) 9120

6 CCCC CCCC CCCC CCCC CCCC CCCC CCCC CCCC (F) Sendo: fck = Resistência característica à compressão; fcj = Resistência média a compressão na idade de j dias ou (resistência de dosagem); Sd = Desvio padrão; Cc = Consumo de cimento; Cw = Consumo de água; a/c = Relação água/cimento; Cb = Consumo de brita; Vap = Volume aparente compactado do agregado graúdo; MU = Massa unitária compactada da brita; Va = Volume de areia; ρc = Massa específica do cimento; ρb = Massa específica da brita; Ca = Consumo de areia; ME = Massa específica da areia. Foram calculados 4 traços: brita 0 de quartzito, brita 1 de quartzito, brita 0 de basalto e brita 1 de basalto, apresentados na tabela

7 Tabela 3 Traços obtidos pelo Método ABCP/ACI TIPO DO TRAÇO TRAÇO BRITA 0 QUARTZITO 1 : 1,51 : 1,80 : 0,46 BRITA 1 QUARTZITO 1 : 1,61 : 2,70 : 0,46 BRITA 0 BASALTO 1 : 1,61 : 1,77 : 0,46 BRITA 1 BASALTO 1 : 1,76 : 2,48 : 0, Procedimentos de Execução O concreto foi produzido com os materiais caracterizados anteriormente. Na betoneira foram colocados a brita e a areia, depois adicionou-se o cimento, misturando novamente, e por fim a água, depois adicionou-se aditivo plastificante, 0,3% da massa do cimento, como recomendado pelo fabricante. Em seguida o teste de consistência pelo abatimento do tronco cônico, conforme as recomendações da NBR NM 67:1998 (9), como mostrado na figura 1. Figura 1 - Teste de consistência pelo abatimento do tronco cônico. Os corpos-de-prova utilizados para os ensaios foram de diâmetro de 10 cm, foram moldados e curados de acordo com os procedimentos da NBR 5738:2003 (10), registrando a referência, a data, a hora de adição da água de mistura, o local de aplicação do concreto, a hora da moldagem e o abatimento obtido como mostrado na figura

8 Figura 2 - Identificação dos corpos-de-prova Ensaio de compressão de corpos-de-prova cilíndricos Conforme a NBR 5739: 2003 (11), os corpos-de-prova foram rematados nas faces e mantidos em processo de cura úmida, até a idade do ensaio, na figura 3, mostra os corpos-de-prova antes de irem para a câmara úmida. Os corpos-de-prova foram rompidos à compressão em idade especificada, com as tolerâncias de tempo. Figura 3 - Corpos-de-prova antes de irem para a câmara úmida. 3. RESULTADOS E DISCUSSÃO 3.1. Determinação do abatimento molde tronco cônico A tabela 4 apresenta os abatimentos obtidos no slump test. 9123

9 Tabela 4 - Teste molde tronco cone (Slump test) TIPO DO TRAÇO ABATIMENTO (mm) BRITA 0 DE QUARTZITO 145 BRITA 1 DE QUARTZITO 220 BRITA 0 DE BASALTO 65 BRITA 1 DE BASALTO 150 Tendo como referencial os limites impostos por Ripper (12) dos abatimentos de acordo com a finalidade do concreto, tomando a consistência de mole até plástica, os valores segundo suas recomendações deveriam variar entre 80 e 110mm, porém o concreto produzido extrapolou esses limites Determinação da resistência à compressão Verificou-se que os corpos-de-prova, em sua maioria, atingiram a resistência aos 28 dias, os que não atingiram chegaram cerca de 98% da resistência esperada. Porém 95% dos corpos-de-prova tiveram ruptura no topo, como na figura 4, classificada pela NBR 5739: 2003 (12) como cônica e os outros 5% tiveram ruptura cisalhada. Figura 4 - Corpo-de-prova rompido. Considerando os corpos-de-prova que tiveram ruptura cônica no topo, podemos levantar a hipótese de capeamento irregular e que talvez o concreto não tenha atingido sua resistência máxima no ensaio devido a esse erro. 9124

10 Em relação a resistência podemos observar na tabela 5, que os traços de brita 0 apresentaram melhores desempenhos do que os de brita 1. Aos 28 dias a brita 0 superava em 13% a resistência da brita 1. Já aos 90 dias esse valor mais que dobrou superando em 28% a resistência da brita 1. Além disso os resultados da brita 0 de quartzito superaram a brita 0 de basalto em 2%. Visivelmente foi possível verificar também que muitas amostras de brita 1 apresentaram ocos na superfície dos topos e na lateral. Tabela 5 - Ensaio resistência à compressão do concreto - NBR 5739 TIPO DO TRAÇO TENSÃO (MPa) 7 DIAS 21 DIAS 28 DIAS 90 DIAS BRITA 0 QUARTZITO 27,4 33,5 34,3 41,3 BRITA 0 BASALTO ,6 40,5 BRITA 1 QUARTZITO 24,3 26,9 29,9 30,6 BRITA 1 BASALTO 26,6 28,2 29, Análise econômica Foi realizada uma pesquisa de mercado entre duas empresas da região para comparativos de preços entre as britas de basalto e quartzito. E calculou-se que a economia gerada com a troca da brita de basalto pela brita de quartzito é de 35 a 38% por metro cúbico de brita, cerca de R$ 50 (cinquenta reais). Em uma obra de pequeno porte talvez não seja um valor tão relevante. Porém se pegarmos de exemplo a obra da reforma do Estádio do Maracanã no Rio de Janeiro, segundo dados do Senado Federal, onde foram gastos m³ de brita, teríamos de 55 a 62% de economia, cerca de R$ (um milhão duzentos e sessenta e oito mil duzentos e cinquenta reais). CONCLUSÃO Conforme o estudo comparativo de Ramirio et al. (3) as amostras de quartzitos apresentaram resultados satisfatórios nos ensaios realizados, classificando nas faixas bom ou excelente. Para o estudo em questão também foram obtidos excelentes resultados. 9125

11 Em relação ao desempenho inferior da brita 1 de quartzito e de basalto, podemos concluir que foi causado pela dimensão do agregado, pois muitas amostras de brita 1 apresentaram ocos, ou seja, a dimensão do agregado prejudicou no adensamento. Em comparação com a brita de basalto comumente utilizada na região, as amostras contendo quartzito apresentaram resultados satisfatórios, concluindo que a brita de quartzito tem empenho igual ou superior à brita de basalto. Além da economia gerada pela troca da brita de basalto pela de quartzito. Portanto, em análise e avaliação geral diante de todos os resultados obtidos durante a presente pesquisa, pode-se afirmar que a brita de quartzito se apresentou satisfatória em relação ao desempenho técnico e viabilidade econômica. REFERÊNCIAS (1) Associação Brasileira de Normas Técnicas. NBR NM 7211: Agregados para concreto - Especificação. Rio de Janeiro: ABNT, (2) Frazão, E. B. Tecnologia de Rochas na Construção Civil. São Paulo, ABGE (3) RAMIRIO, R. F.; PAMPLONA, D. R. P.; FRANCKLIN, I. J.; COLLARES, E. G. Estudo comparativo de rejeitos de quartzito com outros agregados comercialmente utilizados como materiais de construção no Sudoeste de Minas Gerais. Revista Ciência Et Praxis, Passos, v. 1, n. 1, p , jan./dez (4) NEVILLE, Adam M. Propriedades do concreto. 5ª. ed.912 p. v. único. Porto Alegre: Bookman, (5) Associação Brasileira de Normas Técnicas. NBR NM 248: Agregados - Determinação da composição granulométrica. Rio de Janeiro: ABNT, (6) Associação Brasileira de Normas Técnicas. NBR NM 53: Agregado graúdo - Determinação de massa específica, massa específica aparente e absorção de água. Rio de Janeiro: ABNT, (7) Associação Brasileira de Normas Técnicas. NBR 9776: Agregados - Determinação da massa específica de agregados miúdos por meio do frasco Chapman. Rio de Janeiro: ABNT,

12 (8) Associação Brasileira de Normas Técnicas. NBR NM 45: Agregados - Determinação da massa unitária e do volume de vazios. Rio de Janeiro: ABNT, (9) Associação Brasileira de Normas Técnicas. NBR NM 67: Concreto - Determinação da consistência pelo abatimento do tronco de cone. Rio de Janeiro: ABNT, (10) Associação Brasileira de Normas Técnicas. NBR 5738: Concreto - Procedimento para moldagem e cura de corpos-de-prova. Rio de Janeiro: ABNT, (11) Associação Brasileira de Normas Técnicas. NBR 5739: Concreto - Ensaio de compressão de corpos-de-prova cilíndricos. Rio de Janeiro: ABNT, (12) RIPPER, E. Manual prático de materiais de construção. 1. Ed. São Paulo: Pini, p. RESISTANCE TO COMPRESSION OF CONCRETE WITH GRAVEL OF MICACEOUS QUARTZITE ABSTRACT Quartzite is a metamorphic rock that consists of quartz grains, formed by recrystallization of the sandstone and has high resistance to chemical and physical weathering. Known for its high mechanical strength, the micaceous quartzite is one of the main economic activities of the city of Pirenópolis, in the State of Goiás, extracted from the Serra dos Pireneus. It has great space in the civil construction for decoration of floors, walls, walls, also in the crafts and the production of artificial sand. One of the factors influencing concrete is the strength of the aggregate, so it is important to know the material used. The general objective of this research was to verify the use of quartzite crushed concrete in the NBR 5739 concrete compression test. From the tests it was concluded that the material satisfactorily contemplates the compressive strength of the concrete and generates about 35 to 38% of economy by changing basalt by quartzite. Key words: micaceous quartzite, gravel, concrete, compressive strength. 9127