Desenvolvimento de sistema alternativo de construção em alvenaria estrutural para habitação de interesse social

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1 Desenvolvimento de sistema alternativo de construção em alvenaria estrutural para habitação de interesse social Financiadora de Estudos e Projetos (FINEP) FND CT/CT VERDE AMARELO: CHAMADA PÚBLICA 01/2003 HABITARE DOU DE 07/10/2003 Executor: UFSC UNIVERSIDADES ENVOLVIDAS Coordenador Geral: Luiz Roberto Prudêncio Jr. Co-executor: UNESP Ilha Solteira Coordenador: Jefferson Sidney Camacho USP Coordenador: Túlio Nogueira Bittencourt Empresa (Interveniente Co-financiador): Toniolo Pré-moldados 1

2 APRESENTAÇÃO Introdução Objetivos Etapas Concluídas Projeto, montagem e regulagem de um equipamento protótipo de vibro-compressão Blocos de Concreto Impermeáveis Argamassas de Assentamento Impermeáveis Continuidade do Projeto INTRODUÇÃO - Déficit habitacional ; - 6 milhões de moradias; - renda familiar mensal inferior a 3 salários mínimos (Caixa Econômica Federal, 2003); - Alvenaria estrutural de blocos de concreto; - Projeto Singapura de São Paulo e - Bom Abrigo em Santa Catarina; 2

3 INTRODUÇÃO Habitações de interesse social construídas em alvenaria estrutural de blocos de concreto (Projeto Bom Abrigo) INTRODUÇÃO Materiais e Processos; Otimizados e racionalizados; Estanqueidade da alvenaria; Alvenaria de Blocos de Concreto com paredes estanques; Sem revestimento externo; Blocos de concreto e argamassas de assentamento; Baixa permeabilidade Aditivos hidrofugantes ou impermeabilizantes; Efeito da Geometria do bloco de concreto; 3

4 INTRODUÇÃO Efeito da Geometria dos Blocos de Concreto: Conicidade dos blocos de concreto; INTRODUÇÃO Materiais e Processos; Blocos de Concreto: Custo: Necessidade de revestimento externo para prevenir a penetração de umidade Níveis de preço compatíveis com os salários mais reduzidos de boa parte da população economicamente ativa do país; 4

5 INTRODUÇÃO No México; Construtora Casas Geo ; Conjuntos Habitacionais de Alvenaria Aparente; Introdução Estudo anteriores pelo GTec/UFSC: Blocos de Concreto Split (ABCP/GTec/UFSC). Sem aditivo Com aditivo 5

6 OBJETIVOS Sistema Construtivo em Alvenaria Estrutural: nova tipologia e família de blocos de concreto; septos de pequena espessura com resistência à compressão compatível para o uso em edificações de pequena altura (até 4 pavimentos); Sistema de Alvenaria Estanque: blocos de concreto e argamassas de assentamentos; baixa permeabilidade com resistência e trabalhabilidade compatíveis; com a alternativa do estudo de películas impermeáveis; OBJETIVOS Objetivos específicos: 1. Estudo das propriedades mecânicas do concreto dos blocos de concreto; 2. Modelar o comportamento de prismas de blocos de concreto usuais; 3. Projeto e montagem de um equipamento protótipo de vibro-compressão; 4. Desenvolver nova tipologia e família de blocos de concreto; 5. Modelar o comportamento com a nova geometria em escala reduzida; 6. Produzir e avaliar as pecas em escala reduzida com a nova geometria; 7. Produzir a família de blocos com nova geometria em escala real; 8. Avaliação em prismas da nova geometria com argamassas usuais; 9. Selecionar aditivo hidrofugantes para blocos de concreto; 10. Produzir blocos de concreto com os aditivos pré-selecionados; 11. Dosar e selecionar argamassas com baixa absorção por capilaridade; 12. Avaliar a permeabilidade de prismas com os novos blocos e argamassas; 13. Ensaio em prismas com os materiais selecionados; 14. Avaliar a aderência argamassa-bloco em prismas de alvenaria; 15. Avaliar a permeabilidade de paredes com os novos blocos e argamassas; 16. Avaliar o desempenho em parede com os materiais selecionados; 17. Modelar a distribuição de tensões dos prismas e das paredes(escala real); 18. Verificar a produtividade em obra com a nova família de blocos; 19. Redigir um manual para construções de alvenarias aparentes estanques. 6

7 Projeto, montagem e regulagem de um equipamento protótipo de vibro-compressão Alexandre Lima de Oliveira (PPGEC/UFSC) Luiz Roberto Prudêncio Jr. (professor ECV/UFSC) EQUIPAMENTO PROTÓTIPO Desenvolvimento de um equipamento capaz de simular o efeito de vibro-compressão das máquinas vibro-prensas a fim de se avaliar, em laboratório, a influência de diferentes parâmetros de equipamento e misturas, nas etapas de vibro-compressão e nas resistências à compressão das peças. 7

8 EQUIPAMENTO PROTÓTIPO Concepção do equipamento protótipo de vibro compressão SISTEMA DE COMPRESSÃO SISTEMA DE VIBRAÇÃO Sistema de Vibração EQUIPAMENTO PROTÓTIPO - Sistema Biela-Virabrequim - Variação da Amplitude - Variação da Freqüência Ver (c) e (f) 8

9 EQUIPAMENTO PROTÓTIPO Máquina Protótipo Sistema de Vibração Sistema de Compressão EQUIPAMENTO PROTÓTIPO Caixa de redução 9

10 Máquina Protótipo EQUIPAMENTO PROTÓTIPO Controles Molde Blocos de Concreto Impermeáveis Denis Fernandes Weidmann (PIBIC-CNPq/UFSC) Luiz Roberto Prudêncio Jr. (professor ECV/UFSC) 10

11 Requisitos Impermeável Baixo custo Impermeabilidade BLOCOS IMPERMEÁVEIS Aditivos (Tipo, Marca, Teor) Espessura da parede Determinação Onerosa Uso de máquina protótipo de vibro-compressão Ensaios de permeabilidade Equipamento desenvolvido baseado no Ensaio de Cachimbo BLOCOS IMPERMEÁVEIS Estruturação do Desenvolvimento 1ª Etapa Escolha de 2 aditivos 2ª Etapa - Determinação do teor ideal dos aditivos e espessura das paredes dos blocos 3ª Etapa - Produção dos blocos 11

12 BLOCOS IMPERMEÁVEIS Ensaio de Permeabilidade Proposto Cachimbo Modificado BLOCOS IMPERMEÁVEIS Ensaio de Permeabilidade (1ª Etapa) Traço Referência (1:10,3) CP V - ARI RS Teores Máximos dos Aditivos Impermeabilizantes Fatias das Peças Moldadas na Máquina Protótipo Aditivo Teor máximo em relação a Rischibieter 0,20% massa de concreto Rheomix 304 4,00% massa de cimento Sikalite 2,00% massa de cimento Mixoil 0,04% massa de cimento Depave PVR 2,50% massa de cimento Imperbloco 4,00% massa de cimento Rheocast 0,30% massa de cimento 12

13 1ª Etapa (Escolha dos Aditivos) Teores Máximos Recomendados 2 aditivos apresentaram desempenho superior 12 (DE e RI) BLOCOS IMPERMEÁVEIS 10 Resistência Característica - CP 5x5x8cm Tempo para Passagem da Água (min) 4,0 3,5 3,0 2,5 2,0 1,5 1,0 0,5 0,0 Espessura 20mm - Pressão: 4cm.c.a RF RH MI DE RI SI Aditivo Impermeabilizante IM fbk (MPa) RF RH MI DE RI Aditivo Impermeabilizante Resistência: Não houve alterações significativas. SI IM BLOCOS IMPERMEÁVEIS 2ª Etapa (Teores e Espessura) Espessuras das Paredes do Bloco: 20, 25 e 32mm Aditivos: 40%, 70% e 100% dos Teores Máximos Recomendados Taxa de permeabilidade (mm/h) Espessura 20mm - Pressão: 4cm.c.a. RF mm/h RI 40% RI 70% RI 100% DE 40% DE 70% DE 100% Teores dos Aditivos 13

14 BLOCOS IMPERMEÁVEIS 2ª Etapa (Teores e Espessura) Taxa de permeabilidade (mm/h) Espessura 25mm - Pressão: 4cm.c.a. RF mm/h RI 40% RI 70% RI 100% DE 40% DE 70% DE 100% Teores dos Aditivos Problemas na Superfície! BLOCOS IMPERMEÁVEIS 2ª Etapa (Teores e Espessura) Taxa de permeabilidade (mm/h) Espessura 32mm - Pressão: 4cm.c.a. RF mm/h RI 40% RI 70% RI 100% DE 40% DE 70% DE 100% Teores dos Aditivos Falhas Internas! 14

15 BLOCOS IMPERMEÁVEIS Conclusões 1ª e 2ª Etapas Aditivos influenciam substancialmente na permeabilidade Espessura da Parede também influencia (menor escala) Grande influência da Textura Superficial e Estrutura Interna Movimentação da água buscando falhas na estrutura 3ª Etapa (produção dos blocos) Aditivos DE e RI: 70% dos máximos teores recomendados Espessura de Parede de 25mm Mínima permitida atualmente para blocos estruturais Questões produtivas (blocos em produção) Avaliação do desempenho de aditivos hidrofugantes quando empregados em argamassas de assentamento para alvenaria estrutural Juliana M. Casali (doutoranda PPGEC/UFSC) Luiz Roberto Prudêncio Jr. (professor ECV/UFSC) 15

16 ARGAMASSAS IMPERMEÁVEIS Avaliar a influência de diferentes tipos de aditivos hidrofugantes ou impermeabilizantes e HEC nas propriedades do estado fresco e endurecido de argamassas de assentamento para alvenaria estrutural. ARGAMASSAS IMPERMEÁVEIS - 5 tipos de aditivos hidrofugantes/impermeabilizantes; - 1 Polímero Hidroxietil celulose (HEC); - Argamassas; - Mistas (cimento, cal e areia); - Cimento; - Propriedades do estado fresco; - Consistência (flow table), trabalhabilidade (GTec Teste), retenção de água, massa específica e teor de ar incorporado; - Propriedades do estado endurecido (28 dias); - Absorção de água por capilaridade, resistência à compressão e à tração por flexão e módulo de elasticidade; 16

17 ARGAMASSAS IMPERMEÁVEIS - Traços; - Argamassa cimento 1:5 (volume); - Argamassa mista 1:1:5 (volume); - Obras de alvenaria da Grande Florianópolis; - BS 5628 Parte 1 (1992); - Quantidade de água variável: - Mantida a trabalhabilidade (GTec Teste); - Medida da consistência, plasticidade e coesão. ARGAMASSAS IMPERMEÁVEIS 1,90 a 1,70 10 a 17 GTec Teste Argamassa Consistência (cm) Golpes (n) IP (mm/j) C Ref 2, ,64 C S 10-7,27 C M 1, ,00 C R 16-5,00 C V 14-5,71 C K 16-4,71 C H2 1, ,15 C H5 14-5,71 M Ref 1, ,27 M S 1, ,71 MM 1, ,89 M R 1, ,71 M V 9-8,89 M K 1, ,71 M H2 13-5,33 17

18 ARGAMASSAS IMPERMEÁVEIS Espessura do Filete (cm) 2,00 1,60 1,40 1,20 1,00 Plasticidade medida pelo GTec Teste C-Ref C-S1 C-MBT C-Ved C-Risc C-Slite M-Ref M-S1 M-MBT M-Ved M-Risc M-Slite C H2 C H5 M H2 0,80 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 Energia (J) Absorção de água (g/cm 2 ) -3,00 Absorção de água por capilaridade: - Argamassas Mistas Argamassa Mista 2,70 ARGAMASSAS IMPERMEÁVEIS 2,40 2,10 1,50 1,20 0,90 0,60 0,30 0,00 0,00 1,00 2,00 3,00 4,00 5,00 6,00 M R 71% Raiz do Tempo (h^0,5) M REF M S M M M R M V M K M H2 18

19 - 3,00 Absorção de água por capilaridade: - Argamassas de cimento; Argamassa Cimento 2,70 2,40 ARGAMASSAS IMPERMEÁVEIS Absorção (g/cm2) 2,10 1,50 1,20 0,90 0,60 0,30 C R 83% 0,00 0,00 1,00 2,00 3,00 4,00 5,00 6,00 Raiz do Tempo (h^0,5) C REF C K C M C S C R C V C H2 C H5 ARGAMASSAS IMPERMEÁVEIS 3,00 Para todos os aditivos: - Absorção de água por capilaridade: 2,70 Absorção para Cimento do que Mista 2,40 Absorção (g/cm 2 ) 2,10 1,50 1,20 0,90 0,60 0,30 0,00 0,00 1,00 2,00 3,00 4,00 5,00 6,00 Raiz do Tempo (h^0,5) C REF M REF M S M M M R M V M K C K C M C S C R C V M H2 C H2 C H5 19

20 - Absorção de água por capilaridade: 3,00 NBR 14992/2003 Argamassas à 2,70 base de Cimento Portland para 2,40 rejuntamento de placas cerâmicas Requisitos e Métodos de ensaios Absorção (g/cm 2 ) 2,10 1,50 1,20 0,90 0,60 0,30 ARGAMASSAS IMPERMEÁVEIS 0,00 0,00 1,00 2, min 3,00 4,00 5,00 6,00 Raiz do Tempo (h^0,5) C REF M REF M S M M M R M V M K C K C M C S C R C V M H2 C H2 C H5 ARGAMASSAS IMPERMEÁVEIS - Absorção de água por capilaridade: - argamassas com aditivos; - M R, C R e CV; - No estado fresco: - Retenção de água Argamassa de Referência; - Teor de ar incorporado (Máximo 3%); - No estado endurecido: -Cimento: Resistência à compressão ( 22%); -Mista: não obteve significativa (3%); -Módulo de Elasticidade comportamento similar com a resistência à compressão; -Resistência à tração não obteve significativa; - Comportamento da argamassa com: - Blocos de concreto e junta de assentamento. 20

21 CONTINUIDADE DO PROJETO Etapas: 1. Estudo das propriedades mecânicas do concreto dos blocos de concreto; 2. Modelar o comportamento de prismas de blocos de concreto usuais; 3. Projeto e montagem de um equipamento protótipo de vibro-compressão; 4. Desenvolver nova tipologia e família de blocos de concreto; 5. Modelar o comportamento com a nova geometria em escala reduzida; 6. Produzir e avaliar as pecas em escala reduzida com a nova geometria; 7. Produzir a família de blocos com nova geometria em escala real; 8. Avaliação em prismas da nova geometria com argamassas usuais; 9. Selecionar aditivo hidrofugantes para blocos de concreto; 10. Produzir blocos de concreto com os aditivos pré-selecionados; 11. Dosar e selecionar argamassas com baixa absorção por capilaridade; 12. Avaliar a permeabilidade de prismas com os novos blocos e argamassas; 13. Ensaio em prismas com os materiais selecionados; 14. Avaliar a aderência argamassa-bloco em prismas de alvenaria; 15. Avaliar a permeabilidade de paredes com os novos blocos e argamassas; 16. Avaliar o desempenho em parede com os materiais selecionados; 17. Modelar a distribuição de tensões dos prismas e das paredes(escala real); 18. Verificar a produtividade em obra com a nova família de blocos; 19. Redigir um manual para construções de alvenarias aparentes estanques. 21